Seleção assistida por marcadores: uso de testes comerciais disponíveis no mercado

Por Sarah Laguna Meirelles¹, Patricia Kobal², Gabriela Zoccolaro Costa³, Adriana Luize Bocchi⁴

Uma breve introdução

As características de importância econômica são na sua maioria, características de herança quantitativa, sob o controle de um conjunto de genes. A genética quantitativa tem se constituído numa ferramenta poderosa para o estudo deste tipo de herança, promovendo um considerável progresso genético no melhoramento animal.

Porém, a natureza molecular destes lócus que determinam uma característica quantitativa (QTLs) permanece desconhecida. Desta maneira, o melhoramento animal tem sido conduzido com base em conhecimentos teóricos sobre a herança dos caracteres quantitativos, sem que se conhecessem os genes responsáveis pela variação fenotípica das características sob seleção.

Pesquisadores, empresas e produtores vêem dando cada vez mais atenção para o uso de marcadores moleculares, como uma ferramenta para auxiliar o melhoramento genético. A existência de genes principais, que contribuem com grande parte da variação fenotípica de um caráter quantitativo, tem sido demonstrada.

Thoday (1961) formulou a hipótese de que se a segregação de um gene marcador pudesse ser utilizada para identificar e estimar o efeito de um poligene, e se um número suficiente de marcadores estivesse distribuído pelo genoma de uma espécie, seria possível mapear e caracterizar todos os poligenes que afetam um caráter quantitativo.

Para que esta estratégia de construção de mapas genéticos saturados tenha sucesso, depende primariamente da construção de mapas de ligação detalhados, com marcadores dispostos a intervalos inferiores a 20 cM. Em bovinos, mapas genéticos publicados por Bishop et al. (1994), Barendse et al. (1994), Barendse et al. (1997) e Kappes et al. (1997) fornecem marcadores suficientes para uma cobertura superior a 95% do genoma a uma distância média inferior a 2,5 cM.

Os avanços da biologia molecular e o desenvolvimento de marcadores ao longo do genoma bovino, tornou possível a investigação de locos gênicos que controlam as características de interesse econômico.

Seleção assistida por marcadores (MAS)

A MAS tem por objetivo aumentar a acurácia da seleção. Porém, quando se utiliza MAS, apenas alguns dos genes que contribuem para a variação do caráter selecionado estão sendo avaliados. Assim, a utilização de informação de genótipo para o marcador sem considerar as avaliações de DEPs pode conduzir à rápida fixação do alelo QTL selecionado e à maior perda de variabilidade durante o processo de seleção.

De acordo com Meuwissen (2003) os maiores benefícios da MAS são esperados para características em que a mensuração do fenótipo a ser selecionado ocorre após a época da seleção, tais como características reprodutivas e de produção de leite, ou características de difícil avaliação, como qualidade de carne.

Até 2000, nenhum marcador estava comercialmente disponível, mas agora diversas companhias já o oferecem. Testes comerciais para bovinos de corte que já estão disponíveis (Van Eenennaam, 2004):

Marbling

O teste GeneSTAR Marbling (Genetic Solutions) é um polimorfismo da região que precede a seqüência do gene da tiroglobulina, proteína que desempenha papel fundamental na regulação da síntese de ácidos graxos e que está situada no cromossomo bovino 14.

O alelo 3 desse marcador, caracterizado pela seqüência GATT, foi associado com marmoreio em confinamentos comercias da Austrália. Esta associação foi confirmada nos Estados Unidos em cruzamentos Simental x Angus pelo Consórcio de Avaliação Nacional de Gado de Corte (NBCEC).

Igenity^TM-L

Outro marcador comercialmente disponível para marmoreio é o Igenity-L (Merial), que também afeta o apetite dos animais. Esse teste avalia uma variação na região codificadora do gene da leptina. Esse gene passou a ser considerado candidato à associação com características de deposição de gordura por ter sido relacionado à obesidade em camundongos.

Tenderness

Além desses, testes indicativos de maciez também estão disponíveis: o teste TenderGENE TM (Frontier Beef Systems) analisa duas variações na região codificadora do gene da calpaína, enzima responsável pela degradação das fibras musculares e o teste GeneSTAR Tenderness (Genetic Solutions) que se baseia em um polimorfismo da calpastatina, proteína responsável pela modulação da degradação pos-mortem das fibras musculares pela calpaína.

A combinação dos dois testes é oferecida pela última empresa com o nome de GeneSTAR Tenderness 2.

A utilização desses testes deve ser avaliada com cautela pois os efeitos desses genótipos podem variar entre as populações, uma vez que os efeitos de substituição de alelos de um QTL são parâmetros intrínsecos de cada população.

É possível, por exemplo, não existir variação para o gene em questão na população em que se pretende aplicar o teste. Além disso, há que se considerar a existência de interações não alélicas com os demais genes que compõem o genoma da espécie, que podem exibir combinações diferentes daquelas em que o QTL foi descrito.

Outra questão importante a ser considerada é a interação com o ambiente. Assim, os QTLs mapeados em experimentos conduzidos no hemisfério norte podem não ser importantes para as condições ambientais de criação nos trópicos que são distintas do ponto de vista climático, de incidência de doenças e de manejo nutricional.

Considerações finais

O contínuo avanço da pesquisa na área de marcadores moleculares deverá proporcionar um número crescente de marcadores moleculares que poderão ser utilizados em programas de melhoramento animal.

A biotecnologia vem trazer a possibilidade de utilização de novas ferramentas no processo de melhoramento animal. Aliada às metodologias tradicionais, as novas técnicas deverão aumentar ainda mais o progresso genético que vem sendo observado nos animais domésticos. O uso de marcadores moleculares, principalmente de DNA, permite que seja determinado, por exemplo, o potencial genético de um embrião sem que seja necessário avaliar a sua produção ou de sua progênie.

A máxima exploração dos benefícios dessa tecnologia (MAS) será obtida por um balanço adequado entre os métodos quantitativos e moleculares.

Referências bibliográficas

BARENDSE W. , et al. A genetic linkage map of the bovine genome. Nature Genetics, 6: 227-244, 1994.

BARENDSE, W., et al. A medium-density genetic linkage map of the bovine genome. Mammalian Genome, 8:21-28, 1997.

BISHOP, M. D., KAPPES, S. M., KEELE, J. W., STONE, R. T., SUNDEN, S.L.F., HAWKINS, G. A., TOLDO, S. S., FRIES, R., GROSZ, M. D., YOO, J., BEATTIE, C. W. A genetic linkage map for cattle. Genetics, 136: 619-639, 1994.

BLOTT, S; KIM,J.J.; MOISIO, S.; SCHMIDT-KÜNTZEL, A; et al. Molecular Dissection of a Quantitative Trait Locus: A Phenylalanine-to-Tyrosine Substitution in the Transmembrane Domain of the Bovine Growth Hormone Receptor Is Associated With a Major Effect on Milk Yield and Composition. Genetics, v. 163, p.253-266. 2003.

CASAS, E.; S. D. SHACKELFORD; J. W. KEELE; et al. Quantitative trait loci affecting growth and carcass composition of cattle segregating alternate forms of myostatin. Journal of Animal Science, v.78, p.560-569. 2000.

CASAS, E.; SHACKELFORD, S. D.; KEELE, J. W.; et al. Detection of quantitative trait loci for growth and carcass composition in cattle. Journal of Animal Science, v.81, p.2976-2983. 2003.

GRISART, B.;COPPIETERS,W.; FARNIR,F.; et al. Positional Candidate Cloning of a QTL in Dairy Cattle:Identification of a Missense Mutation in the Bovine DGAT1 Gene with Major Effect on Milk Yield and Composition. Genome Research, v.12, p.222 -231. 2001.

KAPPES S.M.; et al. A second-generation linkage map of the bovine genome. Genome Research, 7(3):235-49, 1997.

Li, C.; BASARAB, J.; SNELLING, W.M.; et al. Identification and fine mapping of quantitative trait loci for backfat on chromosomes 2, 5, 6, 19, 21 and 23 in a comercial line of Bos taurus. Journal of Animal Science, v.82, p.967-972. 2004.

MEUWISSEN, T. Genomic selection: the future of marker assisted selection and animal breeding. In: Marker assisted selection: a fast track to genetic gain in plant and animal breeding? Session II: MAS in animals. FAO Eletronic Forum on Biotechnology in Food and Agriculture: Conference 10. http://www.fao.org.biotech/Conf10.htm. 2003.

THODAY, J.M. Location of polygenes. Nature, 191: 368-370, 1961.

VAN EENENNAAM, A. 2004. Marker assisted selection in beef cattle. http://animalscience.ucdavis.edu/animalbiotech/Biotechnology/MAS (Consultado em agosto de 2005).

WILSON, T.; Wu, X.; JUENGEL, J. L. et al. Highly Prolific Booroola Sheep Have a Mutation in the Intracellular Kinase Domain of Bone Morphogenetic Protein IB Receptor (ALK-6) That Is Expressed in Both Oocytes and Granulosa Cells. Biology of Reproduction, v.64, p.1225-1235, 2001.

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¹Sarah Laguna Meirelles, Aluna de Doutorado – Programa de Pós-graduação em Zootecnia – Área de Concentração em Melhoramento Genético Animal – FCAV / Unesp – Campus de Jaboticabal

²Patricia Kobal de S. Rodrigues, Zootecnista formada pela FCAV / Unesp – Campus de Jaboticabal – Coordenadora SRG ABCBSenepol

³Gabriela Zoccolaro Costa, Aluna de Mestrado – Programa de Pós-graduação em Genética e Melhoramento Animal – FCAV / Unesp – Campus de Jaboticabal.

⁴Adriana Luize Bocchi, Aluna de Doutorado – Programa de Pós-graduação em Zootecnia – Área de Concentração em Melhoramento Genético Animal – FMVZ / Unesp – Campus de Botucatu.