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Un ejemplo de aplicación de la tecnología genómica en producción animal

Última actualización 28/06/2006@00:00:00 GMT+1

Sin duda la investigación en genómica, acompañada por avances tecnológicos y el desarrollo de nuevos equipos, ha hecho  que la acumulación de secuencias genéticas en bases de datos internacionales como Genbank muestre un crecimiento exponencial desde mediados de  los años ’90 y sin indicios de detenerse. Pero, ¿qué impacto puede tener el nuevo conocimiento en el mejoramiento animal?. En este artículo los autores muestran un claro ejemplo de la aplicación de esta nueva disciplina.

 

MEJORAMIENTO GENÉTICO DE LA CALIDAD DE LA CARNE BOVINA:

INTRODUCCIÓN

En los ambientes científicos y académicos se hace referencia a que vivimos en “la era genómica” e incluso aquellos que van más allá hablan de una “era post genómica”, o sea el tiempo de interpretar y aprovechar la información codificada en los genomas de los seres vivos. Sin duda la investigación en genómica, acompañada por avances tecnológicos y el desarrollo de nuevos equipos, ha hecho que la acumulación de secuencias genéticas en bases de datos internacionales como Genbank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) muestre un crecimiento exponencial desde mediados de los años ’90 y sin indicios de detenerse (Figura 1). Por otro lado, genomas enteros han sido decodificados, entre ellos los de varias especies cultivadas y animales domésticos (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=genomeprj).

Independientemente de las expectativas a veces sobredimensionadas que sugiere el progreso de la ciencia y para aquellos que nos interesamos en el mejoramiento genético de los animales domésticos, qué impacto puede tener el nuevo conocimiento en el mejoramiento animal? El objetivo de este artículo es dar un ejemplo de la aplicación de este nuevo conocimiento a un caso de mucho interés para la ganadería, como es el mejoramiento de la calidad de la carne bovina, mostrando ejemplos concretos referidos a la terneza de la carne.


MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DE LA CARNE A TRAVÉS DE LA GENÉTICA

Podría escribirse una extensa lista de objetivos de selección en bovinos para carne. Constituyen los objetivos aquellas variables cuyo cambio por selección produce un beneficio concreto para la rentabilidad de la empresa agropecuaria. En este caso en particular se hará referencia a la terneza de la carne para ejemplificar la lógica detrás de la aplicación de las tecnologías genómicas en producción animal. La calidad de la carne bovina ha recibido especial interés en investigación porque puede tener un rol importante para que la misma mantenga su competitividad frente a otras especies. Además, es estratégicamente importante para Argentina como país exportador. A su vez, los primeros tests genéticos ofrecidos en forma comercial a nivel mundial involucran a genes que afectan la calidad de la carne. Por ser la primera generación de marcadores moleculares, hay mucha expectativa con respecto a su real utilidad.

Figura 1: Acumulación de información genómica en la base de datos “Genbank”, manejada por el Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI) de Estados Unidos.

Las variables que determinan la aceptación de la carne por parte del consumidor y por lo tanto son “factores de calidad” pueden agruparse en tres rubros principales:

· Sabor
· Textura (dureza)
· Jugosidad (retensión de agua)

La apreciación de estas características por parte del consumidor parece involucrar un alto grado de subjetividad. Además, es conocida la enorme influencia sobre la calidad de la carne de factores tales como el sexo del animal, su edad y peso de faena, la alimentación durante el engorde y el manejo anterior y posterior a la faena en frigorífico, por citar sólo algunos ejemplos. Por ello, la primera pregunta a responder es si se puede hacer una contribución significativa a la calidad de la carne a través del mejoramiento genético. De ser esta respuesta afirmativa, se podría plantear la posibilidad de incluir a las nuevas tecnologías de la era genómica para hacer ese mejoramiento más eficiente. En este sentido, la genética cuantitativa clásica ha dado pruebas suficientes de que es posible mejorar variables asociadas a calidad de la carne, a través de la selección.

En primer lugar, existe abundante evidencia de la variabilidad de características de calidad de carne entre poblaciones bovinas. Los resultados de comparación de razas del Programa de Evaluación de Germoplasma del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, realizados en la estación experimental de Clay Center (Nebraska) indican que existen pequeñas pero consistentes diferencias en los valores de terneza entre las razas originadas de Bos taurus. Las razas continentales producirían carne ligeramente menos tierna que las razas británicas, mientras que las razas derivadas de Bos indicus producen carne menos tierna que las razas europeas (Marshall, 1999)

Por otra parte, la estimación de parámetros genéticos como la heredabilidad y las correlaciones genéticas, da indicios de la estructura dentro de las poblaciones (razas). Si las estimaciones de heredabilidad para una variable en particular son distintas de cero, quiere decir que existen diferencias genéticas genuinas entre individuos y lo más importante, que las mismas se transmiten de padres a hijos, lo que hace posible la selección de reproductores superiores para mejorar la media de la población.

El Cuadro 1 muestra que las principales variables de calidad tienen heredabilidades medias a bajas.

Cuadro 1: Valores de heredabilidad estimados para diferentes caracteres relacionados con calidad de carne (adaptado de Marshall, 1999).

A su vez, las correlaciones genéticas dan indicio del grado de conexión entre variables y la magnitud y dirección que podría tener el cambio de una característica, cuando se selecciona para mejorar una característica correlacionada. Por ejemplo, la percepción subjetiva de la terneza por parte del consumidor puede estimarse indirectamente por la resistencia al corte (RC) de una muestra de carne con la cizalla de Warner Bratzler (WB), ya que ambas variables guardan una estrecha relación. Otro ejemplo es la correlación negativa de la terneza con la actividad de la calpastatina, un compuesto normal del músculo que juega un rol muy importante en la tiernización de la carne, como se describirá en detalle más adelante. Las correlaciones entre algunas variables de calidad de carne se presentan en el Cuadro 2.


Cuadro 2: Correlaciones genéticas estimadas entre distintos pares de características relacionadas con calidad de carne (adaptado de Marshall, 1999)


EL CONCEPTO DE LA SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES (S.A.M.)

Si la genética cuantitativa ha demostrado que se puede hacer selección con la finalidad de mejorar la calidad de la carne, para qué involucrar tecnologías genómicas? El principal argumento podría ser: Para hacer el proceso más eficiente y a menor costo. El desarrollo teórico de la aplicación de información genética molecular al mejoramiento animal se ha agrupado en torno al concepto de la “Selección Asistida por Marcadores” (S.A.M.) Según esos principios, la S.A.M. haría una contribución favorable al mejoramiento animal en las siguientes situaciones:

• La h2 de la característica de interés es baja
• La medida de esa variable está limitada a un solo sexo
• La variable tiene expresión tardía en la vida del animal
• Interesan variables de composición corporal

Esto significa que la ventaja de contar información a nivel del ADN se manifestaría principalmente a través de una estimación más precisa del valor génico de los reproductores y a una edad más temprana, aún cuando la variable en estudio no haya sido medida.

A su vez, las variables de interés productivo podrían ordenarse en función del beneficio potencial a obtener si se pudiera aplicar la S.A.M.:

• Resistencia a Enfermedades
• Fertilidad - Reproducción
• Calidad de Carne
• Composición corporal
• Crecimiento

Esto no significa que atributos como el potencial de crecimiento no tengan relevancia para el mejoramiento. Lo que quiere decir es que las variables de crecimiento son relativamente fáciles de medir y su heredabilidad es moderada, por lo que las herramientas convencionales de selección son muy apropiadas y la ventaja marginal de la aplicación de S.A.M. sería menor que en los otros casos. Puede verse que encabezan la lista las variables de sanidad y fertilidad, difíciles de mejorar mediante estrategias convencionales. Por la complejidad y el costo de las mediciones, la selección para una mejor calidad de la carne también podría verse beneficiada por la disponibilidad de marcadores moleculares que ayudaran a su predicción más temprana y más precisa.


HERRAMIENTAS GENÓMICAS PARA EL DESARROLLO DE MARCADORES MOLECULARES

Una de las primeras contribuciones de la genómica al mejoramiento animal fue el desarrollo de mapas genéticos. En la Figura 2 se muestra un ejemplo del mapa de el cromosoma 29 (BTA 29) del bovino (Kappes et al, 1997). Estos mapas incluyen marcadores moleculares que constituyen los puntos de referencia para posicionar las regiones cromosómicas que controlan variables de importancia económica. El conocimiento del genoma bovino ha ido progresando en forma continua, hasta llegar al presente a la disponibilidad de una primera versión de su secuencia, con lo que la especie integra el grupo -todavía reducido- de aquellos organismos cuyo genoma ha secuenciado prácticamente en su totalidad (http://www.hgsc.bcm.tmc.edu/projects/bovine/)


Figura 2: Mapa del cromosoma 29 bovino. Cada abreviatura corresponde al nombre de un marcador molecular (microsatélite). Adaptado de:
http://www.genome.org/cgi/content/full/7/3/235/DC1)

Contando con esta información molecular del genoma bovino, cómo puede desarrollarse un marcador que ayude en la identificación de animales con condiciones superiores para una característica productiva? Para esto se han utilizado principalmente dos estrategias. A continuación se hace una breve descripción de las mismas. Un desarrollo más detallado puede encontrarse en Corva (2005).

En el caso de ciertos genes, se conoce su función a nivel bioquímico y fisiológico, por ejemplo porque se ha caracterizado a la proteína correspondiente. Por la misma razón, también se conoce la estructura del gen y su secuencia, lo que permite diseñar tests para identificar las variantes naturales que existen en la población. En otros casos, el gen ha sido previamente estudiado en una especie que no es el bovino, pero se parte del conocimiento de que en general, el mismo gen cumple funciones similares en distintas especies. En esas situaciones, esos genes conocidos son considerados “candidatos” para explicar diferencias detectadas en producción entre animales (Rothschild y Soller 1997). El rol del candidato se confirma mediante un estudio de asociación entre las variantes (que se denominan alelos) detectadas para dicho gen en la población y el desempeño de individuos con genotipos alternativos para esos alelos.

En la mayoría de los casos, no hay conocimiento a priori sobre los posibles genes involucrados en el control de una variable productiva, por lo que no se pueden definir candidatos. Es por ello que para poder identificar dichos genes se desarrolló una estrategia experimental específica (Tanksley 1993), conocida como mapeo de loci relacionados a atributos cuantitativos (“Quantitative Trait Loci”, QTL). Los QTL no son genes, sino regiones cromosómicas que contienen el o los genes responsables de la variabilidad genética de un atributo en la población. Estas regiones cromosómicas están delimitadas por marcadores (como los que se ven en la Figura 2) que segregan conjuntamente con esos genes aún no identificados. La principal característica de la búsqueda de QTL es que la misma se hace basándose en la posición en el genoma más que en la función, y no se necesita ningún conocimiento previo del posible número de genes involucrado en el control del atributo estudiado ni de su rol a nivel bioquímico o fisiológico. De esta forma se supera la limitación impuesta por el desconocimiento de “candidatos”.

En la mayoría de los casos la identificación de QTL en bovinos para carne se ha realizado en poblaciones experimentales creadas con este fin. Uno de los diseños más comunes utiliza grupos de medio hermanos, que tienen un padre común (Stone et al. 1999; Casas et al. 2000). Ese padre F1 es producto de la cruza de dos razas contrastantes para el fenotipo estudiado, de manera que transmite a su progenie alelos alternativos provenientes de las dos razas originales. Básicamente, el análisis se basa en la comparación de los fenotipos de los dos grupos de animales en la progenie, que han recibido cada alelo alternativo del padre F1. Por ejemplo, los hijos de un toro Angus x Cebú pueden agruparse de acuerdo a si recibieron un alelo Angus o Cebú a lo largo de los distintos cromosomas y compararlos con respecto a una variable productiva.

En la figura 3 se presenta el mapa de QTL detectados para en el cromosoma 29 del bovino asociados con calidad de la res (CQ). Entre los 36.6 y 61.60 centimorgans (cM) del cromosoma se localiza un QTL para terneza, estimada indirectamente como la resitencia al corte 3 días después de la faena (WBS3). Estos resultados fueron obtenidos a partir del análisis de los hijos de un toro Piamontés/Angus, siguiendo el diseño de “medios hermanos” deo más arriba (http://bovineqtl.tamu.edu/home.php?userid=guest&password=guest).

Puede apreciarse en la figura que la búsqueda de QTL identifica grandes regiones cromosómicas (en el caso del ejemplo el QTL abarca 22.4 cM). La individualización del gen en cuestión requiere mucha más investigación a partir de ese punto. Sin embargo, una ventaja importante de esta estrategia es que el QTL flanqueado por dos marcadores moleculares puede ya ser usado en S.A.M., aún cuando el gen específico todavía se desconoce. Es decir, teniendo como referencia a los marcadores moleculares, puede inferirse cuáles reproductores de la población han recibido variantes favorables del gen en cuestión, por el momento desconocido.

Como ya se adelantó, la identificación de un gen candidato para desarrollar un marcador molecular requiere un buen conocimiento a nivel bioquímico y fisiológico del carácter. En el caso de la terneza de la carne, esto implica entender la estructura del músculo esquelético y los cambios que sufre con posterioridad a la faena.


Figura 3: Ejemplo de la presentación de resultados en una Base de Datos, sobre la localización de un QTL para una característica productiva, en este caso la terneza de la carne. Este QTL fue identificado en el cromosoma 29, en la progenie de un toro Piamontés X Angus. BMS2149 y BMS1948 son los microsatélites que delimitan la región del QTL


A los fines de comprender los procesos que transforman el músculo esquelético en carne comestible y en particular los cambios que llevan a una carne de mayor o menor dureza, el músculo puede ser dividido en dos “compartimentos”: las fibras musculares y el tejido conectivo.

El músculo esquelético está formado por fibras musculares (largas células multinucleadas) agrupadas en haces o fascículos. El tejido conectivo puede encontrarse a tres niveles: separa y envuelve las fibras musculares (esta capa se denomina endomisio), los grupos de fibras (es el perimisio) y los diferentes músculos (el epimisio), generando una estructura “compartimentalizada” del músculo. La estructura de la fibra muscular es compleja, contiene múltiples miofilamentos finos y gruesos organizados en una unidad mínima estructural y funcional que se denomina sarcómero. Muchas proteínas forman parte de la estructura del sarcómero, entre ellas: actina, miosina, troponina, tropomiosina, titina, nebulina, desmina. Mientras que el epimisio puede ser removido al consumir la carne, endomisio y perimisio forman parte de la misma estructura del corte de carne y son consumidos con las fibras musculares. Por eso contribuyen a la mayor o menor terneza de la carne. El colágeno es el principal componente proteico del tejido conectivo. La formación de puentes entre las fibras del colágeno aumenta con la edad del animal y es un factor que disminuye la terneza de la carne.

Después de la muerte del animal, en el músculo se produce una degradación de las proteínas miofibrilares, lo que provoca una desorganización de la estructura del tejido. Este proceso es llevado a cabo principalmente por un sistema de proteínas activadas por el calcio: sistema calpaínas/calpastatina. Las calpaínas son proteasas, es decir enzimas que degradan proteínas. La microcalpaína es la principal responsable de la tiernización postmortem de la carne. Dicha enzima produce degradación de los miofilamentos, alterando la estructura miofibrilar. A su vez, la calpastatina es una enzima inhibidora de la microcalpaína (Koohmaraie, 1996)

La degradación de las proteínas miofibrilares comienza aproximadamente a las 12 horas postmortem y provoca un descenso del valor de RC en forma rápida durante los primeros 10 a 14 días. El valor de la RC puede reducirse hasta un 24% a los 10 días postmortem (Nishimura et al, 1998)

Este proceso de maduración no sólo depende del tiempo, el cual es necesario para que las enzimas proteolíticas actúen, sino también del efecto inhibidor de dicho proceso por parte de la calpastatina. Esta enzima tiene mayor actividad en bovinos de razas índicas que en británicas, por lo que la tiernización es menor. Crouse et al (1989) y Shakerlford et al (1995) han demostrado que la terneza de diferentes músculos disminuye progresivamente a medida que aumenta el porcentaje de genes cebuinos en las cruzas.

En las Figuras 4 y 5 se muestra como se modifica el valor de RC a medida que aumenta el porcentaje de raza Brahman (B). Se observa el menor valor en animales Angus puros (A) y el mayor en ¾ B, con diferentes períodos de maduración (1 día, 5 días y 10 días) (Johnson et al, 1990)



Figuras 4 y 5: Efecto de la raza o cruza sobre el valor de RC en diferentes tiempos de maduración (1 día, 5 días y 10 días). Grupos genéticos: Angus puros (A) y Cruzas Angus / Brahman (¼B, ½B y ¾ B)


Del análisis del proceso de tiernización de la carne bovina, surge la relevancia de la calpaína como enzima clave en el proceso de degradación de la estructura proteica. En uno de nuestros experimentos en el área de la genómica bovina, nos propusimos confirmar el efecto de estos dos genes. Para ello utilizamos dos estrategias diferentes que se describen a continuación.


VALIDACIÓN DEL EFECTO DE CALPAÍNA

En un experimento de búsqueda de QTL como los que se han deo, Casas et al (2000) reportaron que una región del cromosoma 29 tenía una asociación con variaciones en la terneza de carne que provenía de novillos hijos de un toro Piamontes/Angus (ver Figura 3). Afortunadamente para el investigador, las diferencias morfológicas y fisiológicas entre especies no han surgido por cambios bruscos en cuanto a creación y desaparición de genes, sino más bien debido a sutiles variaciones en la regulación de un conjunto de genes más o menos uniforme (Nadeau y Sankoff 1998). Esto significa que es posible identificar en distintas especies a los mismos genes cumpliendo funciones similares. La comparación del cromosoma bovino 29 con su homólogo en el humano, el cromosoma 11, reveló que en la región abarcada por el QTL estaba ubicado el gen de calpaína (Smith et al, 2000), la enzima ya mencionada que tiene un importante rol en la tiernización post mortem de la carne. En este caso, posición y función de un gen coincidían para explicar el efecto de un QTL, lo que constituye un “candidato posicional” y refuerza las posibilidades de explicación a nivel genético de una variable fenotípica.

Investigaciones posteriores (Page et al, 2002) revelaron una serie de polimorfismos en el gen de calpaína del mismo toro Piamontés/Angus que fue padre de la familia donde se detectó el QTL. Dos de esos polimorfismos a nivel del ADN se correspondían con cambios en aminoácidos de la proteína correspondiente, indicándolos como posibles responsables de la variación en terneza. Estudios de asociación posteriores, confirmaron los efectos de dos SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms), denominados SNP316 y 530. Animales con genotipo homocigota para el alelo favorable de cada SNP presentaron en promedio una RC de 0,4 Kg menor (P = 0,06) con respecto a los animales que tenían genotipos homocigotas para los alelos desfavorables (Page et al, 2004)

Como parte de un proyecto de investigación nuestro grupo se propuso evaluar los efectos de estas mutaciones en calpaína. La finalidad era confirmar si estos polimorfismos estaban presentes en rodeos de Argentina, con qué frecuencias aparecían las distintas variantes y qué efecto tenían sobre la terneza de la carne.

Para ello, se recuperó información de novillos de razas y cruzas varias que estuvieron bajo distintos sistemas de engorde como parte de experiencias realizadas en la Unidad Integrada Balcarce. Luego se eligió una de las diversas metodologías disponibles para evidenciar polimorfismos en el laboratorio. En este caso, se usó una enzima de restricción.

En la Figura 6 se observa un esquema y una foto con los fragmentos de ADN (tamaños expresados en pares de nucleótidos) que se observan en cada uno de los tres genotipos posibles del SNP 316. El alelo C es el considerado favorable en este SNP.



Figura 6: (A) Esquema donde se muestran los sitios de corte de la enzima de restricción (indicado con una flecha) en el fragmento de 709 pb que se obtiene por PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) en cada alelo (C o G) del SNP 316. (B) En el esquema se representan con líneas a los fragmentos de ADN que se obtienen en cada genotipo (GG, CG y CC), los números a la izquierda indican el largo de cada fragmento. (C) La foto muestra los tres genotipos (calles 1 = GG, 2 = GC y 3= CC) y el marcador de peso molecular (MK)

Una metodología similar se utilizó para distinguir los dos alelos del SNP 530 (G y A).


Cuadro 3: Frecuencias genotípicas y valores promedio de RC en una muestra de novillos de diversas razas y cruzas. Se determinaron los genotipos de 159 y 130 novillos para SNP316 y SNP530, respectivamente.

1: El número de animales se indica en el cuerpo de la tabla. AX = Mayoritariamente Angus; HX = Mayoritariamente Hereford; AH = Angus x Hereford; 3/4A = ¾ Angus, ¼ Hereford; 3/4H = ¾ Hereford, ¼ Angus; LX = Limousin x Hereford-Angus.
2. Se indica la media y su error estándar.


El análisis de genotipos para dos polimorfismos en el gen de Calpaína aparece en el Cuadro 3. Debe destacarse que estos resultados corresponden a animales de rodeos experimentales de la Unidad Integrada Balcarce, que no han sido sometidos a la misma selección que los planteles comerciales. Para este caso, los animales Angus tendrían una mayor frecuencia que Hereford del alelo C en SNP316. En los animales cruza Limousin y teniendo en cuenta que los novillos sólo recibieron un alelo de esta raza por el padre, ese alelo parecería ser mayoritariamente G. En el caso del SNP530, puede verse que las dos razas británicas presentan mayoritariamente el alelo G. El mayor número de alelos A en novillos cruza Limousin concuerda con los resultados de la bibliografía, que indican una mayor frecuencia de ese alelo en razas continentales europeas (Page et al. 2004). Es de destacar que los alelos más favorables en función de la terneza son C y G para SNP316 y SNP530, respectivamente.

Los resultados de RC indican que a pesar de que la tendencia es coincidente con la encontrada en otros países. SNP316 tiene mayor influencia sobre la terneza que SNP530. Sin embargo, la magnitud de los efectos de los dos alelos es inferior a la reportada en otros países. Esto puede atribuirse a que la carne analizada no fue sometida a un proceso de maduración en frío necesaria para que la calpaína actúe sobre la estructura del músculo, sino que se la congeló después de extraída la muestra de la res. Esta es otra manifestación de un fenómeno normal en el mejoramiento animal: el efecto relativo de un determinado genotipo es dependiente de condiciones no genéticas, como podrían ser la alimentación, la sanidad y en este caso, las prácticas de manipulación de la carne. Nuevos experimentos en marcha tendrán en cuenta este factor.

El proceso de caracterización de marcadores genéticos es muy dinámico y constantemente se está produciendo nueva información. Recientemente, un nuevo polimorfismo fue identificado en el gen de calpaína, denominado SNP4751 (White et al. 2005). Su evaluación en distintos grupos genéticos indicó que es un buen predictor de diferencias en terneza en razas índicas, contrariamente a lo que sucedía con SNP530 que en esas razas no muestra variación. Eso refuerza el concepto de la necesidad de la validación de cada polimorfismo en las distintas poblaciones bovinas y aún en distintos sistemas de producción.


VALIDACIÓN DEL EFECTO DE CALPASTATINA

El otro gen involucrado en la regulación del proceso de degradación proteolítica postmortem, es calpastatina. El producto de este gen inhibe la acción de la calpaína. Una mayor concentración o actividad del producto de este gen, es perjudicial para el proceso de tiernización de la carne. A diferencia del gen de calpaína, no existe información publicada concluyente con respecto a polimorfismos en el gen de calpastatina asociados a terneza. Por esta razón, en este caso se decidió desarrollar un marcador nuevo en base a algún sitio polimórfico de la secuencia del gen.

En este punto es importante aclarar que el desarrollo de un marcador con la capacidad para distinguir animales con distintas características productivas, no implica que el polimorfismo que da origen al marcador sea el verdadero responsable de las variaciones a nivel fisiológico que condicionan la diferencia productiva. Aún en ese caso, es posible que el marcador indique aquellos individuos portadores de una variante más favorable del gen en cuestión sin que se conozca a ciencia cierta la base genética de esa ventaja. Cuando dos variantes del mismo gen (la que es “indicadora” y la que es “funcional”) tienden a mantenerse juntas en la transmisión de material genético de padres a hijos, se dice que existe un “desequilibrio de ligamiento”. Este ligamiento se debe simplemente a que ambos polimorfismos están físicamente muy próximos sobre el cromosoma.

Teniendo este principio en cuenta, se inició la búsqueda de polimorfismos en el gen de calpastatina. La forma más obvia de hallar un sitio polimórfico en un gen en particular, es a través de la comparación de secuencias del mismo en distintas razas, en particular en aquellas de las que se sabe muestran valores contrastantes tal como se describió inicialmente.

Afortunadamente, existe una alternativa para detectar polimorfismos, que remplaza el trabajo en la mesada del laboratorio por la búsqueda en bases de datos a través de Internet. La disciplina que permite utilizar esta estrategia combinando a la computación y la biología es conocida como “bioinformática”. En las bases de datos de acceso público se acumulan secuencias de ADN reportadas por diversos grupos de investigación por motivos varios. Muchas veces, la raza del individuo que provee el ADN no tiene ninguna relevancia en relación con el experimento que originó la secuencia. Pero de una manera u otra, las secuencias confluyen en la misma base de datos. Al provenir de diferentes individuos de origenes muy diversos, esas secuencias representan la variabilidad natural en la población bovina, ya sea entre como dentro de razas.

Las secuencias de un gen en particular pueden recuperarse a través de Internet. Con programas de computación apropiados, las secuencias pueden alinearse para determinar sus puntos de coincidencia. No es inusual encontrar a lo largo de las secuencias así alineadas, discrepancias en las unidades que las constituyen, los nucleótidos. Estas discrepancias son usualmente atribuidas a errores de los equipos automáticos de secuenciación de ADN. Sin embargo, en otros casos se evidencia que hay diferencias en una misma posición de la secuencia, muy abundantes como para atribuirlas a errores aleatorios de secuenciación. Muy probablemente, esas variaciones pueden corresponderse a polimorfismos genuinos que existen en la población. (Figura 7).


Figura 7: La alineación de secuencias del mismo gen, correspondiente a distintos individuos, permite identificar polimorfismos que potencialmente pueden utilizarse como marcadores genéticos. El encabezamiento que tiene cada secuencia permite identificarla en bases de datos. En este caso todas son secuencias de ADN bovino (BT). En un gen, es normal distinguir una región proximal no traducida (5’UTR), la región codificante (CDS) que contiene la información para la proteína correspondiente, y la región no traducida distal (3’UTR). En este ejemplo, se representa un polimorfismo en la región 3’UTR. En la misma posición en que algunos animales tienen citosina (C) en su ADN, otros individuos tienen timina (T).


En este caso, se recuperaron las secuencias de Calpastatina disponibles en la base de datos Genbank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Las mismas se alinearon con el programa CAP3 para Windows (http://seq.cs.iastate.edu/download.html) y se identificaron los potenciales polimorfismos con el programa AutoSNiP (http://hornbill.cspp.latrobe.edu.au/). Tres variaciones con una alta probabilidad de ser polimorfismos genuinos fueron detectadas en la secuencia de calpastatina. Se eligió uno de ellos para diseñar un test que los distinguiera en muestras de ADN.

La existencia de este nuevo polimorfismo, predicho por una estrategia computacional, fue confirmada en una submuestra de los mismos animales utilizados para evaluar al gen de calpaína. El polimorfismo presentó dos variantes: en la misma posición del ADN donde algunos novillos tienen adenina (A) otros tienen guanina (G). La frecuencias alélicas en 83 novillos de genética mayoritariamente Angus fueron 0,62 para A y 0,38 para G, respectivamente. En el caso de confirmarse un efecto sobre la terneza de la carne, estas frecuencias intermedias son las más favorables para realizar una selección eficiente a favor de uno u otro alelo. Con un número mayor de muestras se evaluará la asociación de este polimorfismo con la dureza de la carne. Un análisis muy preliminar sugiere que el alelo G podría ser más favorable.


CONCLUSIÓN

Con un par de ejemplos, hemos querido transmitir la idea de que es posible “disectar” la variación cuantitativa y llegar a evaluar gen por gen sus efectos sobre variables de interés productivo, aún en los casos en que hay una gran influencia de factores no genéticos. Esto puede ser muy beneficioso para hacer más efectivo el proceso del mejoramiento genético.

Las tecnologías genómicas deas están disponibles en el país. Los costos de los análisis moleculares van descendiendo progresivamente y pronto estarán al alcance de cualquier productor. El otro factor de importancia para su mayor difusión, es que el ganadero vea una retribución en el valor de su producto por la aplicación de la tecnología. Esto lamentablemente todavía está faltando. La genética molecular y la genómica no son las metas en sí mismas. Son herramientas, pero herramientas muy poderosas que pueden hacer un significativo aporte a la tecnificación de la producción animal, independientemente de qué especie se trate.


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Casas, E., Shackelford, S.D., Keele, J.W., Stone, R.T., Kappes, S.M. and M. Koohmaraie. 2000. Quantitative trait loci affecting growth and carcass composition of cattle segregating alternate forms of myostatin. J. Anim. Sci. 78:560.
Corva, P.M. 2005. La selección animal en la era genómica. In: Molinuevo, H.A. Genética bovina y producción en pastoreo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, pp 317-335.
Crouse, J.D., Cundiff, L.V., Koch, R.M., Koohmaraie, M. and S.C. Seideman. 1989. Comparisons of Bos indicus and Bos taurus inheritance for carcass beef characteristics and meat palatability. J. Anim. Sci. 67:2661.
Johnson, D.D., Huffman, R.D., Williams, S.E. and D.D.Hargrove. 1990. Effects of percentage Brahman and Angus Breeding, Age-Season of feeding and slaughter end point on meat palatability and muscle characteristics. J. Anim. Sci.68: 1980.
Kappes SM, Keele JW, Stone RT, McGraw RA, Sonstegard TS, Smith TP, Lopez-Corrales NL, Beattie CW. 1997. A second-generation linkage map of the bovine genome. Genome Res. 7(3):235.
Koohmaraie, M. 1996. Biochemical factors regulation the toughening and tenderization processes of meat. Meat Sci. 43:S193.
Marshall, D.M. 1999. Genetics of meat quality. In: The genetics of cattle. R.F Fries and A. Ruvinsky (Ed.). CABI Publishing. New York. p 605.
Nadeau, J. H., and D. Sankoff. 1998. Counting on comparative maps. Trends Genet. 14: 495-501.
Nishimura, T., Liu, A., Hattori, A. and K. Takashashi. 1998. Changes in mechanical strength of intramuscular connective tissue during postmortem aging of beef. J. Anim. Sci. 76:528.
Page, B.T., Casas, E., Heaton, M.P., Cullen, N.G., Hyndman, D.L., Morris, C.A., Crawford, A.M., Wheeler, T.L., Koohmaraie, M., Keele, J.W. and T.P.L. Smith. 2002. Evaluation of single-nucleotide polymorphisms in CAPN1 for association with meat tenderness en cattle. J. Anim. Sci. 80:3077.
Page, B.T., Casas, E., Quaas, R.L., Thallman, R.M., Wheeler, T.L., Shackelford, S.D., Koohmaraie, M., White, S.N., Bennett, G.L., Kelle, J.W., Dikeman, M.E. and T.P.L. Smith. 2004. Association of markers in the bovine CAPN1 gene with meat tenderness in large crossbred populations that sample influential industry sires. J. Anim. Sci. 82: 3474.
Rothschild, M. F. and M. Soller. 1997. Candidate gene analysis to detect genes controlling traits of economic importance in domestic livestock. Probe. 8:13.
Shackelford, S.D., Wheeler, T.L. and M. Koohmaraie. 1995. Relationship between shear force and trained sensory panel tenderness ratings of 10 major muscles from Bos indicus and Bos taurus cattle. J. Anim. Sci. 73:3333.
Smith, T.P.L., Casas, E., Rexroad III, C.E., Kappes, S.M. and J.W. Keele. 2000. Bovine CAPN1 maps to a region of BTA29 containing a quantitative trait locus for meat tenderness. J. Anim. Sci. 78:2589.
Stone, R.T., Keele, J.W., Shackelford, S.D., Kappes, S.M. and M. Koohmaraie. 1999 A primary screen of the bovine genome for quantitative trait loci affecting carcass and growth traits. J. Anim. Sci. 77: 1379.
Tanksley, S. D. 1993. Mapping polygenes. Annu. Rev. Genet. 27: 205-233.
White, S.N., Casas, E., Wheeler, T.L., Shackelford, S.D., Koohmaraie, M., Riley, D.G., Chase, C.C., Johnson, D.D., Keele, J.W. and T.P.L. Smith. 2005. A new single nucleotide polymorphism in CAPN1 extends the current tenderness marker test to include cattle of Bos indicus, Bos taurus, and crossbred descent. J. Anim. Sci. 83: 2001.


EJE CONCEPTUAL DEL ARTICULO
(Derechos reservados Portal Veterinaria.com)

Un ejemplo de amplicación de la tecnología genómica en producción animal

Sin duda la investigación en genómica, acompañada por avances tecnológicos y el desarrollo de nuevos equipos, ha hecho que la acumulación de secuencias genéticas en bases de datos internacionales como Genbank muestre un crecimiento exponencial desde mediados de los años ’90 y sin indicios de detenerse. Pero, ¿qué impacto puede tener el nuevo conocimiento en el mejoramiento animal?. En este artículo los autores muestran un claro ejemplo de la aplicación de esta nueva disciplina.

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