Аннотация

Создание новых форм животных сельскохозяйственных видов на основе многопородных скрещиваний требует развития методов популяционно-генетического контроля селекционного процесса. На основании многостадийных поколений скрещиваний кроликов пород белый великан, советская шиншилла, калифорнийская с последующим разведением «в себе» в Научно-исследовательском институте пушного звероводства и кролиководства имени В. А. Афанасьева создан скороспелый и высокопродуктивный кросс кроликов Родник. Проведенные ранее исследования показали, что по ряду полилокусных генотипов высоко полиморфных элементов кролики кросса Родник ближе к породе белый великан, чем к двум другим родительским породам. Цель исследования – выяснить изменения популяционно-генетической структуры трехпородного кросса через сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей 8 и 13 экзонов гена меланофилина (mlph), одного из ключевых генов окраса у млекопитающих, у кросса Родник и родительских пород.
Объекты исследования – породы кроликов белый великан, советская шиншилла, калифорнийская и кросс Родник. Анализ структуры гена mlph у Oryctolagus cuniculus выполнен биоинформатическими методами с использованием нуклеотидной последовательности референсного генома UM_NZW_1.0 (GCF_009806435.1) из базы данных GenBank. Экзон-интронную структуру определяли в программе Splign, а условия и стадии ПЦР, включая дизайн праймеров для экзонных областей, разрабатывались с помощью онлайн версии программы BLAST3. Для выявления отличий между кроликами окраса шиншилла и другими породами выбраны экзоны 8 и 13.
По некоторым характеристикам окраса кросс Родник из трех родительских пород оказался ближе к калифорнийской. Исследование выявило мононуклеотидный полиморфизм (SNP) в экзоне 8 в двух нуклеотидах и в экзоне 13 в одном нуклеотиде. Гаплотипы двух SNP в экзоне 8 и одного в экзоне 13 гена mlph кросса совпадали с породой белый великан и присутствовали в гомозиготном варианте. Породы советская шиншилла и калифорнийская несли гетерозиготный гаплотип по двум SNP в экзоне 8 и в гомозиготе другого нуклеотида (C–T) в экзоне 13 в тех же позициях. Выявленные SNP не коррелировали с окрасом, но по генотипам, как и по полиморфизмам ряда высоко полиморфных геномных элементов, кросс Родник оказался ближе к породе белый великан, чем к другим родительским породам.
Обсуждается возможное вовлечение гена mlph в селекционный процесс в связи с его принадлежностью к суперсемейству онкогена Ras, к крупнейшему экзофилиновому подсемейству Rab-эффекторных белков, координирующих везикулярный транспорт, а также некоторые этапы адипогенеза.

Ключевые слова

Кролик, селекция, популяционно-генетическая структура, меланофилин (mlph), SNP, окрас, внутриклеточные органеллы, кросс

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России по теме НИР «Разработка научных основ сокращения времени и увеличения надежности селекционной работы по получению новых форм животных с применением генных и геномных технологий» (FGGR-2024-0001).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Carneiro M, Afonso S, Geraldes A, Garreau H, Bolet G, et al. The genetic structure of domestic rabbits. Molecular Biology and Evolution. 2011;28(6):1801–1816. https://doi.org/10.1093/molbev/msr003
2. Щукина Е. С., Косовский Г. Ю., Глазко В. И., Кашапова И. С., Глазко Т. Т. Домашний кролик Oryctolagus cuniculus var. domestica L. как модель в изучении доместикации и биомедицинских исследованиях (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. № 4. С. 643–658. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2020.4.643rus
3. Dorożyńska K, Maj D. Rabbits – their domestication and molecular genetics of hair coat development and quality. Animal Genetics. 2021;52(1):10–20. https://doi.org/10.1111/age.13024
4. Bennett DC, Lamoreux ML. The color loci of mice – A genetic century. Pigment Cell Research. 2003;16(4):333–344. https://doi.org/10.1034/j.1600-0749.2003.00067.x
5. Alshanbari F, Castaneda C, Juras R, Hillhouse A, Mendoza MN, et al. Comparative FISH-mapping of MC1R, ASIP, and TYRP1 in New and Old World camelids and association analysis with coat color phenotypes in the dromedary (Camelus dromedarius). Frontiers in Genetics. 2019;10:340. https://doi.org/10.3389/fgene.2019.00340
6. Jia X, Ding P, Chen S, Zhao S, Wang J, et al. Analysis of MC1R, MITF, TYR, TYRP1, and MLPH genes polymorphism in four rabbit breeds with different coat colors. Animals. 2021;11(1):81. https://doi.org/10.3390/ani11010081
7. Neto MV, Hall MJ, Charneca J, Escrevente C, Seabra MC, et al. Photoprotective melanin is maintained within keratinocytes in storage lysosomes. Journal of Investigative Dermatology. 2025;145(5):1155–1165.e3. https://doi.org/10.1016/j.jid.2024.08.023
8. Schiaffino MV. Signaling pathways in melanosome biogenesis and pathology. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 2010;42(7):1094–1104. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2010.03.023
9. Morstein J, Bowcut V, Fernando M, Yang Y, Zhu L, et al. Targeting Ras-, Rho-, and Rab-family GTPases via a conserved cryptic pocket. Cell. 2024;187(22):6379–6392.e17. https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.08.017
10. Fukuda M, Kuroda TS, Mikoshiba K. Slac2-a/Melanophilin, the missing link between Rab27 and myosin Va: Implications of a tripartite protein complex for melanosome transport. Journal of Biological Chemistry. 2002;277(14):12432–12436. https://doi.org/10.1074/jbc.C200005200
11. Kim D-H, Lee J, Ko J-K, Lee K. Melanophilin regulates dendritogenesis in melanocytes for feather pigmentation. Communications Biology. 2024;7:592. https://doi.org/10.1038/s42003-024-06284-5
12. Martel JA, Michael D, Fejes-Tóth G, Náray-Fejes-Tóth A. Melanophilin, a novel aldosterone-induced gene in mouse cortical collecting duct cells. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 2007;293(3):F904–F913. https://doi.org/10.1152/ajprenal.00365.2006
13. Posbergh CJ, Staiger EA, Huson HJ. A stop-gain mutation within MLPH is responsible for the lilac dilution observed in jacob sheep. Genes. 2020;11(6):618. https://doi.org/10.3390/genes11060618
14. Kosovsky GYu, Glazko VI, Abramov OI, Glazko TT. Melanophilin polymorphism in ferrets of different color. Doklady Biochemistry and Biophysics. 2023;513(Suppl 1):S12–S17. https://doi.org/10.1134/S1607672923700655
15. Barral DC, Seabra MC. The melanosome as a model to study organelle motility in mammals. Pigment Cell Research. 2004;17(2):111–118. https://doi.org/10.1111/j.1600-0749.2004.00138.x
16. Mercer JA, Seperack PK, Strobel MC, Copeland NG, Jenkins NA. Novel myosin heavy chain encoded by murine dilute coat colour locus. Nature. 1991;349:709–713. https://doi.org/10.1038/349709a0
17. Wilson SM, Yip R, Swing DA, O'Sullivan TN, Zhang Y, et al. A mutation in Rab27a causes the vesicle transport defects observed in ashen mice. PNAS. 2000;97(14):7933–7938. https://doi.org/10.1073/pnas.140212797
18. Matesic LE, Yip R, Reuss AE, Swing DA, O'Sullivan TN, et al. Mutations in Mlph, encoding a member of the Rab effector family, cause the melanosome transport defects observed in leaden mice. PNAS. 2001;98(18):10238–10243. https://doi.org/10.1073/pnas.181336698
19. Lehner S, Gähle M, Dierks C, Stelter R, Gerber J, et al. Two-exon skipping within MLPH is associated with coat color dilution in rabbits. PLOS One. 2013;8(12):e84525. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0084525
20. Fontanesi L, Scotti E, Allain D, Dall'olio S. A frameshift mutation in the Melanophilin gene causes the dilute coat colour in rabbit (Oryctolagus cuniculus) breeds. Animal Genetics. 2014;45(2):248–255. https://doi.org/10.1111/age.12104
21. Demars J, Iannuccelli N, Utzeri VJ, Auvinet G, Riquet J, et al. New insights into the Melanophilin (MLPH) gene affecting coat color dilution in rabbits. Genes. 2018;9(9):430. https://doi.org/10.3390/genes9090430
22. Li J, Chen Y, Liu M, Chen Q, Zhou J, et al. Association of Melanophilin (MLPH) gene polymorphism with coat colour in Rex rabbits. World Rabbit Science. 2020;28(1):29–38. https://doi.org/10.4995/wrs.2020.12082
23. Diribarne M, Mata X, Chantry-Darmon C, Vaiman A, Auvinet G, et al. A deletion in exon 9 of the LIPH gene is responsible for the Rex hair coat phenotype in rabbits (Oryctolagus cuniculus). PLOS One. 2011;6(4):e19281. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0019281
24. Шумилина А. Р. Динамика продуктивных показателей кроликов при создании финального трехпородного кросса. Кролиководство и звероводство. 2019. № 6. С. 9–15. https://elibrary.ru/KODPJY
25. Косовский Г. Ю., Тинаев Н. И., Балакирев Н. А., Глазко В. И. Кролиководство. М.: Московский Двор, 2023. 352 с.
26. Колесник Е. С., Глазко В. И., Глазко Т. Т., Косовский Г. Ю. Внутривидовая дифференциация домашнего кролика (Oryctolagus cuniculus) с использованием IRAP-PCR. Кролиководство и звероводство. 2022. № 5. С. 33–42. https://doi.org/10.52178/00234885_2022_5_33
27. Bueschbell B, Manga P, Schiedel AC. The many faces of G protein-coupled receptor 143, an atypical intracellular receptor. Frontiers in Molecular Biosciences. 2022;9:873777. https://doi.org/10.3389/fmolb.2022.873777
28. Dai Y, Hu S, Bai S, Li J, Yang N, et al. CDK1 promotes the proliferation of melanocytes in Rex rabbits. Genes & Genomics. 2022;44:1191–1199. https://doi.org/10.1007/s13258-022-01283-4
29. Wei M, Yang X, Yang X, Huang Y, Yuan Z, et al. MLPH regulates EMT in pancreatic adenocarcinoma through the PI3K-AKT signaling pathway. Journal of Cancer. 2024;15(17):5828–5838. https://doi.org/10.7150/jca.94573
30. Tanwar J, Ahuja K, Sharma A, Sehgal P, Ranjan G, et al. Mitochondrial calcium uptake orchestrates vertebrate pigmentation via transcriptional regulation of keratin filaments. PLOS Biol. 2024;22(11):e3002895. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002895
31. Sharma N, Sharma A, Motiani RK. A novel gain of function mutation in TPC2 reiterates pH-pigmentation interplay: Emerging role of ionic homeostasis as a master pigmentation regulator. Cell Calcium. 2023;111:102705. https://doi.org/10.1016/j.ceca.2023.102705
32. Kim M-Y, Kim Y-H, Park E-R, Shin Y, Kim GH, et al. MLPH is a novel adipogenic factor controlling redox homeostasis to inhibit lipid peroxidation in adipocytes. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2024;734:150459. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2024.150459
33. Wang H, Mizuno K, Takahashi N, Kobayashi E, Shirakawa J, et al. Melanophilin accelerates insulin granule fusion without predocking to the plasma membrane. Diabetes. 2020;69(12):2655–2666. https://doi.org/10.2337/db20-0069
34. Chon NL, Tran S, Miller CS, Lin H, Knight JD. A conserved electrostatic membrane-binding surface in synaptotagmin-like proteins revealed using molecular phylogenetic analysis and homology modeling. Protein Science. 2024;33(1):e4850. https://doi.org/10.1002/pro.4850
35. Babina M, Franke K, Bal G. How "neuronal" are human skin mast cells? International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(18):10871. https://doi.org/10.3390/ijms231810871
36. Мачарадзе Д. Ш. Тучные клетки и триптаза. Современные представления. Медицинская иммунология. 2021. Т. 23. № 6. С. 1271–1284. https://doi.org/10.15789/1563-0625-MCA-2193
37. Григорьев И. П., Коржевский Д. Э. Тучные клетки в головном мозге позвоночных – локализация и функции. Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2021. Т. 57. № 1. С. 17–32. [Grigorev IP, Korzhevskii DE. Mast cells in the vertebrate brain: localization and functions. Zhurnal evolyutsionnoi biokhimii i fiziologii. 2021;57(1):17–32. (In Russ.)] https://doi.org/10.31857/S0044452921010046
38. Castaño-Jaramillo LM, Lugo-Reyes SO, Cruz Muñoz ME, Scheffler-Mendoza SC, Duran McKinster C, et al. Diagnostic and therapeutic caveats in Griscelli syndrome. Scandinavian Journal of Immunology. 2021;93(6):e13034. https://doi.org/10.1111/sji.13034
39. Kim DH, Lee J, Suh Y, Chen PR, Lee K. Up-regulation of Melanophilin (MLPH) gene during avian adipogenesis and decreased fat pad weights with adipocyte hypotrophy in MLPH knockout quail. Poultry Science. 2024;104(2):104720. https://doi.org/10.1016/j.psj.2024.104720