Identification of structural variants and selection signatures in cattle - Peripolli, Elisa [UNESP] (2021)
Devido aos impactos causados na produção animal recorrentes das mudanças climáticas, é importante caracterizar o genoma bovino para desvendar os mecanismos genéticos envolvidos na variação fenotípica que foram influenciados pelo ambiente e moldados pela seleção natural. O objetivo deste estudo é descrever os principais efeitos da adaptação e seleção em animais zebuínos e taurinos localmente adaptadas através da identificação de variações estruturais e assinaturas de seleção utilizando dados genotípicos e de sequenciamento de genoma inteiro. No capítulo 2, foram utilizados genótipos imputados (n=735.044 marcadores) de 9,386 animais da raça Nellore e de suas respectivas linhagens a fim de estimar a autozigosidade do genoma baseado nas corridas de homozigose (ROH) por meio do software Plink. Em geral, os coeficientes de endogamia baseados em ROH (FROH) não foram altos, com valores próximos a 2%. As ilhas de autozigosidade foram evidentes em todo o genoma e sua localização não diferiu em grande número dentro das linhagens. Termos enriquecidos (p<0,01) dentro das ilhas de autozigosidade sugeriam uma forte seleção para características relacionadas à resposta imune, podendo explicar uma maior adaptabilidade do gado zebuíno em ambientes severos. O capítulo 3 visou avaliar a autozigosidade de todo o genoma para explorar regiões ricas em ROH que poderiam melhor caracterizar os diferentes tipos biológicos (produtivo ou adaptativo) do gado de corte composto Montana Tropical®. Animais Montana (n=1.436) foram genotipados com o GGP-LD BeadChip (n=30.105 marcadores) e os ROH foram identificados em cada indivíduo usando o software Plink. O número de ilhas de autozigosidade não diferiu consideravelmente entre os tipos biológicos e não foi encontrado nenhum termo enriquecido significativo (p<0,05) compartilhado entre eles. Termos enriquecidos associados à resposta imunológica e homeostase foram descritos para o tipo biológico adaptativo, enquanto aqueles ligados ao sistema imunológico, bem como às funções reprodutivas e produtivas, foram identificados para o tipo biológico produtivo. No capítulo 4, quatro métodos estatísticos foram implementados para detectar regiões genômicas sob pressão seletiva usando dados de sequenciamento de genoma inteiro (12.4 X) de bovinos das raças Gir (GIR, n=13), Caracu Caldeano (CAR, n=12), Crioulo Lageano (CRL, n=12) e Pantaneiro (PAN, n=12). As estatísticas dentro de população (CLR e iHS) e entre populações (FST e XPEHH) foram combinadas separadamente em um único valor por meio do método ‘de-correlated composite of multiple signals’ (DCMS). As regiões de varredura seletiva foram identificadas por meio dos valores do limite superior (1%) da distribuição empírica gerada por cada estatística DCMS. As assinaturas de seleção identificadas forneceram uma percepção abrangente de genes candidatos juntamente com QTLs relacionadas a características produtivas e de adaptação ao ambiente hostil no qual estas raças foram expostas. No capítulo 5, o método de leitura baseada em ‘read-depth’ implementado no software CNVnator foi utilizado para identificar variações no número de cópias (CNVs) utilizando dados de sequenciamento de genoma inteiro (14.07 X) de bovinos das raças CAR (n=12), CRL (n=12) e PAN (n=12). Regiões de CNV (CNVRs) foram identificadas sobrepondo as CNVs individuais dentro de cada raça. A anotação funcional das CNVRs revelou variantes com elevada consequência na sequência proteica abrangendo genes fortemente associados a resiliência ambiental, dentre os quais podemos destacar o BOLA-DQB, BOLA-DQA5, CD1A, β-defensins, PRG3 e ULBP21. A análise de enriquecimento funcional utilizando os genes prospectados nas CNVRs também revelou termos significativos (p<0.01) fortemente associados à imunidade e resistência do gado a ambientes severos. Nossos resultados elucidaram os mecanismos biológicos inerentes as raças bovinas aqui estudadas, fornecendo informações a respeito de genes candidatos e regiões genômicas que abrangem características adaptativas relevantes, bem como informações úteis para futuras abordagens de conservação, estudos de associação ou seleção.