Oryginalny artykuł w tym linku 
Poniżej automatyczne tłumaczenie Google:

Polimorfizm genetyczny genu β-kazeiny u polskiego bydła czerwonego – wstępne badanie częstości występowania A1 i A2 w stadzie ochrony genetycznej

Katedra Biochemii, Wydział Biologii i Biotechnologii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Oczapowskiego 1A, 10-719 Olsztyn, Polska
*
Autor, do którego korespondencja powinna zostać zaadresowana.
Otrzymano: 2 maja 2019 r. / Zaakceptowano: 18 czerwca 2019 r. / Opublikowano: 20 czerwca 2019 r

Proste podsumowanie

Obecnie mleko i produkty mleczne są uważane za pożywne produkty spożywcze, ponieważ zawierają składniki bioaktywne. Jednak w niektórych przypadkach spożycie mleka może powodować problemy zdrowotne, takie jak reakcje alergiczne. Spośród wszystkich białek obecnych w mleku, kazeiny zasługują na szczególną uwagę. Wariant genetyczny zwany β-kazeiną jest uznawany za potencjalną przyczynę pewnych implikacji zdrowotnych. Jednakże, chociaż cechy białka mleka zostały szeroko omówione, znaczna większość opublikowanych badań skupia się na jednej rasie bydła: Holstein Istnieje wiele lokalnych ras, które do tej pory nie były szeroko analizowane. Jedna z takich ras to rasa dwufunkcyjna o nazwie Polish Red.

Abstrakcyjny

Pomimo rosnącego zainteresowania mlekiem krowim czerwonym w Polsce, jak dotąd niewiele jest raportów dotyczących charakterystyki składników mleka w badanej populacji. Zaleca się szczególny nacisk na białka mleka, ponieważ β-kazeina jest źródłem bioaktywnych peptydów o nazwie β-casomorphins. β-casomorphin 7, który pochodzi głównie z wariantów β-kazeiny, może być znaczącym czynnikiem ryzyka w ludzkiej niedokrwiennej chorobie serca, miażdżycy, cukrzycy typu I, zespole nagłej śmierci niemowląt i autyzmie. Celem niniejszego badania była identyfikacja CSN2gen polimorfizmu w eksonie 7 przy użyciu sekwencji genomowej z GenBank (M55158), g.8101C> A, (kodon 67). Próbki krwi pobrano od 201 polskich krów rasy czerwonej (24 mężczyzn i 177 samic). Genotyp kazeiny β określono za pomocą PCR-ACRS. Częstość występowania β-kazeiny A2 w polskiej populacji czerwonej wynosiła 0,47. Częstość występowania β-kazeiny A2 u polskich byków czerwonych i krów wynosiła odpowiednio 0,58 i 0,37.
Słowa kluczowe:

wariacja genetyczna; białka; jakość mleka; kazeina mleczna; krowy

1. Wstęp

Liczebność populacji polskiej rasy czerwonej (PR) rośnie, choć najliczniejszą rasą mleczną w Polsce jest polska holsztyńsko-fryzyjska (PHF). Jednak coraz większa liczba rolników jest coraz bardziej zainteresowana rasą PR ze względu na jej wysoką odporność i doskonałe dostosowanie do trudnych warunków środowiskowych. Ponadto PR jest ceniony za swoje zdrowie, długowieczność, dobrą płodność i wysoką wartość biologiczną mleka. Ze względu na wyżej wymienione korzyści, PR został wpisany do Programu Ochrony Zasobów Genetycznych, którego celem jest zachowanie zasobów genetycznych i różnorodności rodzimych ras oraz ochrona puli genów [ 1]. Pomimo faktu, że w Polsce PR jest rasą najczęściej wykorzystywaną jako rodzaj mięsa, liczba główek typu mlecznego wzrasta w całej populacji PR. Co ważne, konsumenci coraz bardziej interesują się mlekiem PR ze względu na jego potencjalne korzyści zdrowotne, co zachęca do szerszego badania właściwości mleka produkowanego z badanej populacji.
Białka są jednym z najważniejszych składników mleka, z których kazeiny zyskały największą uwagę ze względu na ich uznane właściwości zdrowotne. Jednym z głównych białek mleka jest kazeina β, a jedno z czterech białek mleka kazeinowego jest szczególnie interesujące. β-kazeina ma 209 reszt aminokwasowych w swoim łańcuchu białkowym, a jej gen ( CSN2 ) należy do grupy czterech genów kazeiny zlokalizowanych na chromosomie 6 [ 2 , 3 ]. Najczęstszymi wariantami genetycznymi CSN2 są A1 i A2 [ 4 , 5]. Mutacja, która powoduje różnice w białku β-kazeiny, jest wynikiem polimorfizmu pojedynczego nukleotydu w kodonie 67 w eksonie 7 genu CCT (A2, prolina), którego wynikiem jest CAT (A1, histydyna) [ 2 ]. Bioaktywny peptyd β-casomorphin 7 [ 5 , 6 ], pochodzący głównie z wariantów β-kazeiny A1 [ 7 , 8 , 9 ], może być istotnym czynnikiem ryzyka choroby niedokrwiennej serca u ludzi, miażdżycy, cukrzycy typu I, nagłej śmierci niemowląt zespół i autyzm [ 5 , 10 , 11 , 12 , 13 ].
Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą nie przeprowadzono jeszcze badań dotyczących częstości występowania wariantów β-kazeiny bydlęcej w PR. Dlatego zdecydowaliśmy się przeanalizować częstość allelu A1 i A2 genu kazeiny β w PR. W prezentowanej pracy naszym głównym celem było zidentyfikowanie genu polimorfizmu CSN2(GenBank M55158; g.8101C> A) w sekwencji eksonu 7. Eksperyment przeprowadzono w stadzie PR zlokalizowanym w północno-wschodnim regionie Polski.

2. Materiały i metody

Izolacja DNA i genotypowanie

Próbki krwi pobrano z 201 dwufunkcyjnych PR (24 byki i 177 krów; urodzone w latach 2001–2017) należących do stada znajdującego się w północno-wschodnim regionie Polski. Wszystkie próbki zostały pobrane przez lekarza weterynarii z żyły szyjnej. DNA wyizolowano z 200 µl pełnej krwi przy użyciu zestawu do genomowego oczyszczania DNA z krwi pełnej GeneJET (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) zgodnie z instrukcjami producenta. Genotypy locus β-kazeiny (sekwencja GenBank nr M55158) – allel A2 (CCT, GenBank: JX273429.1) i allel A1 (CAT, GenBank: JX273430.1) określono przy użyciu PCR-ACRS (Amplifikacja utworzona Miejsce restrykcyjne) opisane przez Oleńskiego i in. [ 14] ze zmianami. Zawartość mieszaniny 25 µl składała się z DreamTaq Green Master Mix (Thermo Scientific), 150 ng DNA i czystej molekularnie wody (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) i starterów z następującymi sekwencjami:
  • CASB naprzód: 5′-GCAGAATTCTAGTCTATCCCTTCCCTGGACCCATGC-3 ‘
  • CASB reverse: 5′-ACGGACTGAGGAGGAAACATGACAGTTGGAGGAAG-3 ‘
Amplifikację PCR przeprowadzono w termocyklerze według następującego programu: początkowa denaturacja: 94 ° C przez 3 min, właściwa denaturacja: 94 ° C przez 30 s, dołączanie starterów w 62 ° C przez 30 s, synteza: 72 ° C przez 30 s, końcowa synteza: 72 ° C przez 5 min, liczba cykli: 40, chłodzenie: 4 ° C. Wydajność i specyficzność produktów PCR oceniano po elektroforezie w 1,5% żelu agarozowym (Promega, Madison, WI, USA) z GelGreen Nucleic Acid Gel Stain (Biotium, Fremont, CA, USA). W celu określenia genotypu zastosowano enzym restrykcyjny Mph1103I (NsiI, Thermo Scientific), a następnie poddano elektroforezie w 2,5% żelu agarozowym (Promega) z GelGreen Nucleic Acid Gel Stain (Biotium). Każdą homozygotę A2A2 potwierdzono po raz drugi za pomocą procedury genotypowania.www.dr-petrek.eu/documents/HWE.xls ). Badanie przeprowadzono zgodnie z lokalnymi wytycznymi komisji bioetycznej (18/2013).

3. Wyniki i dyskusja

Obserwowane częstości występowania polimorfizmu β-kazeiny A1 / A2 były zgodne z równowagą Hardy’ego-Weinberga. Częstość występowania allelu β-kazeiny w całej badanej populacji Polski czerwonej wynosiła 0,47, co według porównania częstości allelu CSN2 w rasach czerwonych w innych krajach europejskich było podobne do częstości obserwowanej w szwedzkiej populacji PR —0,51 [ 15 ]. Częstotliwości alleli i genotypów A1 i A2 kazeiny β w populacji badawczej przedstawiono w tabeli 1 . Uzyskana częstotliwość β-kazeiny A2 w populacji badawczej PR była niższa niż częstotliwość obserwowana w rasie holsztyńsko-fryzyjskiej w Polsce – 0,6–0,65 [ 5 , 14 , 16] oraz w innych krajach europejskich ( Tabela 2 ). U krów PR częstość alleli A2 wynosiła 0,37, a u byków 0,58. Wysoka częstotliwość allelu β-kazeiny u badanych byków może być efektem małej liczby badanych zwierząt. Należy jednak zauważyć, że byki jako dawcy nasienia są głównym źródłem puli genetycznej.
Tabela 1. Genotyp i częstość alleli kazeiny β u polskich krów czerwonych i byków.
Tabela 2. Występowanie wariantów genu β-kazeiny w holsztyńsko-fryzyjskim (HF) w Polsce i czerwonym w innych krajach (dane posortowane przez zwiększenie częstotliwości allelu A1) (zaadaptowane z Kamiński i in., 2007 [ 5 ]).
Nasze wyniki przedstawiają rozkład alleli CSN2 A2 i A1 wśród krów PR i byków w analizowanym stadzie z północno-wschodniego regionu Polski. Ponieważ mleko PR charakteryzuje się większą zawartością białka, aw konsekwencji procentem β- i κ-kazeiny [ 17 ], może być uważane za istotne źródło składników odżywczych dla ludzi. Przeciwnie, niekorzystny wpływ wariantu β-kazeiny A1 na zdrowie człowieka jest szeroko dyskutowany [ 18 , 19 , 20 ]. Co więcej, Nowa Zelandia była pierwszym krajem, który wyeliminował allele A1 z populacji bydła mlecznego, bez negatywnego wpływu na wydajność i skład mleka [ 5 ].
Genotypowanie oparte na DNA jest szybką i tanią metodą. Pozwala to na monitorowanie częstości β-kazeiny A1 u bydła mlecznego w celu uniknięcia rozprzestrzeniania się niekorzystnego allelu w populacji bydła. Chociaż zaobserwowano stosunkowo dużą częstość allelu β-kazeiny A1 u bydła PR, należy zauważyć, że wysoką frekwencję pożądanego allelu obserwuje się w populacji byków. Informacje na temat genotypów β-kazeiny pozwolą na bardziej świadome krzyżowanie zwierząt i eliminację niekorzystnego allelu z populacji.

4. Konkluzje

Ponieważ odmiana beta-kazeiny A2 w mleku jest pożądana w populacji bydła, polska rasa czerwona, która podlega rekonstrukcji stada, zapewnia dobry potencjał do zwiększenia tego korzystnego allelu poprzez odpowiednią hodowlę osobników. Co więcej, wysoka frekwencja allelu beta-kazeiny A2 (0,58) wśród czerwonych polskich byków może zwiększyć frekwencję wśród całej populacji.

Autorskie Wkłady

Konceptualizacja: AC i EF; metodologia: AC i EF; analiza formalna: GZ i EF; badanie: AC i EF; zasoby: NK i BJ; pisanie – oryginalne opracowanie robocze: AC, EF i GZ; pisanie – przegląd i edycja: AC, GZ i EK; nadzór: AC i EK; administracja projektem: AC i BJ

Podziękowanie

Autorzy są wdzięczni Piotrowi Rydlowi, Agnieszce Prochal i Romanowi Wójcikowi za wsparcie.

Konflikt interesów

Darczyńcy nie mieli żadnej roli w projektowaniu badania; w gromadzeniu, analizie lub interpretacji danych; w pisaniu manuskryptu lub w decyzji o opublikowaniu wyników.

Referencje

  1. Krupiński, J. Ochrona zasobów genetycznych zwierząt gospodarskich w Polsce. Wiadomości Zootech. 2008 , 1 , 1–10. [ Google Scholar ]
  2. Farrel, HM Casein Nomenclature, Structure and Association. W Encyklopedii Nauk Mleczarskich ; Roginsky, H., Fuquay, J., Fox, P., Eds .; Academic Press: London, UK, 2003. [ Google Scholar ]
  3. Truswell, AS Skrzynka na mleko A2: przegląd krytyczny. Eur. J. Clin. Nutr. 2005 , 59 , 623. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  4. Farrell, HM; Jimenez-Flores, R .; Bleck, GT; Brown, EM; Butler, JE; Creamer, LK; Swaisgood, HE Nazewnictwo białek mleka krowiego – szósta rewizja. J. Dairy Sci. 2004 , 87 , 1641–1674. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  5. Kamiński, S .; Cieślińska, A .; Kostyra, E. Polimorfizm bydlęcej beta-kazeiny i jej potencjalny wpływ na zdrowie ludzkie. J. Appl. Genet. 2007 , 48 , 189–198. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  6. Jarmołowska, B .; Kostyra, E .; Krawczuk, S .; Kostyra, H. β-Casomorphin-7 wyizolowany z sera Brie. J. Sci. Food Agric. 1999 , 79 , 1788–1792. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  7. Kostyra, E .; Sienkiewicz-Szłapka, E .; Jarmołowska, B .; Krawczuk, S .; Kostyra, H. Peptydy opioidowe pochodzące z białek mleka. Pol. J. Food Nutr. Sci. 2004 , 13/54 , 25–35. [ Google Scholar ]
  8. Cieślińska, A .; Kostyra, E .; Kostyra, H .; Oleński, K .; Fiedorowicz, E .; Kamiński, S. Mleko od krów różnych genotypów β-kazeiny jako źródło β-casomorphin-7. Int. J. Food Sci. Nutr. 2012 , 63 , 426–430. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  9. Jinsmaa, Y .; Yoshikawa, M. Enzymatyczne uwalnianie neokasomorfiny i beta-kasomorfiny z bydlęcej beta-kazeiny. Peptides 1999 , 20 , 957–962. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  10. Cieślińska, A .; Sienkiewicz-Szłapka, E .; Wasilewska, J .; Fiedorowicz, E .; Chwała, B .; Moszyńska-Dumara, M .; Kostyra, E. Wpływ polimorfizmów kandydujących na ekspresję genów dipeptydylopeptydazy IV i receptora opioidowego μ w aspekcie funkcji modulacji β-casomorphin-7 w autyzmie. Peptides 2015 , 65 , 6–11. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  11. Kost, NV; Sokolov, О.Y .; Kurasova, О.B .; Dmitriev, AD; Tarakanova, JN; Gabaeva, М.V .; Mikheeva, IG β-Casomorphins-7 u niemowląt na różnych rodzajach żywienia i różnych poziomach rozwoju psychomotorycznego. Peptides 2009 , 30 , 1854–1860. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. Petrat-Melin, B .; Andersen, P .; Rasmussen, JT; Poulsen, NA; Larsen, LB; Young, JF Trawienie in vitro oczyszczonych wariantów β-kazeiny A (1), A (2), B i I: Wpływ na zdolność hamowania enzymu przeciwutleniającego i konwertującego angiotensynę. J. Dairy Sci. 2015 , 98 , 15–26. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  13. Reichelt, KL; Tveiten Bioengineer, D .; Knivsberg, AM; Brønstad, G. Peptides ‘rola w autyzmie z naciskiem na egzorfiny. Microb. Ecol. Health D 2012 , 23 , 18958. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  14. Oleński, K .; Cieślińska, A .; Suchocki, T .; Szyda, J .; Kamiński, S. Polimorfizm w sekwencjach kodujących i regulatorowych genu beta-kazeiny jest związany z cechami produkcji mleka u bydła rasy holsztyńsko-fryzyjskiej. Anim. Sci. Papka. Rep. 2012 , 30 , 12. [ Google Scholar ]
  15. Gustavsson, F .; Buitenhuis, AJ; Johansson, M .; Bertelsen, HP; Glantz, M .; Poulsen, NA; Paulsson, M. Wpływ wariantów genetycznych rasy i kazeiny na profil białka w mleku krów rasy szwedzkiej czerwonej, holsztyńskiej duńskiej i duńskiej. J. Dairy Sci. 2014 , 97 , 3866–3877. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  16. Kamiński, S .; Ruść, A .; Cieślińska, A. Uwaga na temat częstości wariantów A1 i A2 locus beta-kazeiny bydlęcej u polskich byków holsztyńskich. J. Anim. Feed Sci. 2006 , 15 , 195–198. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  17. Grega, T .; Sady, M .; Najgebauer, D .; Domagala, J .; Faber, B. Bioaktywne składniki mleka od różnych ras krów. Biotechnol. Anim. Husb. 2005 , 21 , 35–38. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  18. Clemens, RA Mleko A1 i peptydy A2 oraz cukrzyca. W mleku i produktach mlecznych w żywieniu ludzi ; Clemens, RA, Hernell, O., Michaelsen, KF, Eds .; Nestec Ltd .: Vevey, Szwajcaria; S. Karger AG: Basel, Switzerland, 2011; Tom 67, str. 187–195. [ Google Scholar ]
  19. Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności. Przegląd potencjalnego wpływu β-casomorfin i pokrewnych peptydów na zdrowie. EFSA Sci. Rep. 2009 , 231 , 1–107. [ Google Scholar ]
  20. Swinburne, B. Beta Casein A1 i A2 w mleku i zdrowiu ludzkim. Zgłoś się do Nowej Zelandii Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności; 2004. Dostępne online: https://www.foodsafety.govt.nz/elibrary/industry/Beta_Casein-Report_Reviews.pdf (dostęp 20 czerwca 2019). [ Google Scholar ]
  21. Visker, MHPW; Dibbits, BW; Rodzaje, SM; Van Valenberg, HJF; Van Arendonk, JAM; Bovenhuis, H. Związek bydlęcego wariantu białka β-kazeiny z produkcją mleka i składem białka mleka. Anim. Genet. 2011 , 42 , 212–218. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  22. Heck, JML; Schennink, A .; Van Valenberg, HJF; Bovenhuis, H .; Visker, MHPW; Van Arendonk, JAM; Van Hooijdonk, ACM Wpływ wariantów białka mleka na skład białka mleka krowiego. J. Dairy Sci. 2009 , 92 , 1192–1202. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  23. Molee, A .; Boonek, L .; Rungsakinnin, N. Wpływ genów kazeiny beta i kappa na wydajność mleka i skład mleka w różnych procentach holsztynu u bydła mlecznego mieszańców. Anim. Sci. J. 2011 , 82 , 512–516. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  24. Massella, E .; Piva, S .; Giacometti, F .; Liuzzo, G .; Zambrini, AV; Serraino, A. Ocena polimorfizmu kazeiny bydlęcej beta w dwóch gospodarstwach mlecznych w północnych Włoszech. Ital. J. Food Saf. 2017 , 6 , 6904. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  25. Chessa, S .; Bulgari, O .; Rossoni, A .; Ceriotti, G .; Caroli, AM Bydlęca kazeina β: wykrywanie dwóch polimorfizmów pojedynczego nukleotydu za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy specyficznej dla dwukierunkowego allelu (BAS-PCR) i monitorowanie ich zmienności. OJAS 2013 , 3 , 36. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  26. Dai, R .; Fang, Y .; Zhao, W .; Liu, S .; Ding, J .; Xu, K .; Meng, H. Identyfikacja alleli i genotypów beta-kazeiny z analizą sekwencjonowania DNA w chińskiej krowie rasy Holstein. J. Dairy Res. 2011 , 83 , 312–316. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  27. Dinc, H .; Ozkan, E .; Koban, E .; Togan, I. Polimorfizmy beta-kazeiny A1 / A2, kappa-kazeina i beta-laktoglobulina u tureckich ras bydła. Łuk. Anim. Rasa. 2013 , 56 , 650–657. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  28. Gholami, M .; Hafezian, S .; Rahimi, G .; Farhadi, A .; Rahimi, Z .; Kahrizi, D .; Analiza Veisiego, F. Allele-PCR i krzywej topnienia wykazała stosunkowo wysoką częstość allelu A1 genu kazeiny u krów rasy irańskiej, simentalskiej i rodzimej. Komórka. Mol. Biol. 2016 , 62 , 138–143. [ Google Scholar ]
  29. Bech, AM; Kristiansen, polimorfizm białek KR Milk u duńskiego bydła mlecznego i wpływ wariantów genetycznych na wydajność mleczną. J. Dairy Res. 1990 , 57 , 53–62. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
© 2019 przez autorów. Licencjobiorca MDPI, Bazylea, Szwajcaria. Ten artykuł jest artykułem dostępowym dostępnym na zasadach i warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ).
Print Friendly, PDF & Email