解析大白猪先天性无毛症的遗传机制

来源 :江西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:BFM_99
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先天性全身无毛猪是人类斑秃病机理研究、皮肤药物和化妆品临床药物动力学试验及刺青消除试验等的最理想模式动物之一,目前仅有墨西哥无毛猪等极少数先天性无毛猪种。本研究采用一系列的遗传学和基因组学等分析手段,对某猪场新出现的大白猪先天性全身无毛症进行遗传机制解析,搜寻影响该罕见表型的因果基因及其因果突变,以完善人们对毛发形成及其生长发育的理论认知,为培育新型无毛猪种提供技术支持。本研究通过表型和系谱分析,发现大白猪先天性无毛症是由单个基因内的低频隐性突变所引起的罕见表型。选取89头无毛个体和60头正常个体进行60K SNP芯片判型,并开展全基因组关联性分析(GWAS),结果在15号染色体检测到强关联信号,其中关联性最强的SNP:ASGA0083777(P=2.04×10-35)位于该染色体的113.78 Mb处。所有无毛个体在ASGA0083771附近共享一个14.62 Mb单倍型。基于此,通过全球猪种共享单倍型分析、连锁不平衡分析和群体遗传分化分析等多种策略进行QTL精细定位。在此过程中,首先利用全球范围内56个猪种(包含墨西哥无毛猪和野猪)1 194个个体的60K SNP数据进行单倍型分析,发现ASGA0083 771周围的113.37-115.20 Mb区间内存在无毛大白猪特有的单倍型,该稀有单倍型不存在于其它任何猪种中。在连锁不平衡分析中,以r2≥0.8设定阈值,结果显示与ASGA0083771强连锁水平SNP有5个,由此界定连锁区间区间为113.67-115.14 Mb,与上述无毛大白猪特有单倍型对应的区间几乎完全重叠。利用3头无毛大白猪与64头正常有毛大白猪的全基因组重测序数据,针对15号染色体GWAS信号区域开展Fst分析,113.48-115.18 Mb区间发现极显著的遗传分化信号。综上所述三种精细定位结果,最终将因果基因所在的置信区间界定在1.47 Mb(113.67-115.14Mb)区域。为了进一步搜寻因果基因和因果突变位点,本研究利用60K SNP数据构建GWAS分析的个体进化树,从不同的亚群中选择了 3头无毛个体和2头正常纯合子个体开展全基因组深度重测序。针对上述1.47 Mb区间,搜寻所有与5头重测序个体根据区域单倍型所推断的基因型(3个无毛个体QQ,2个正常个体qq)完全一致的SNP,鉴于先天性无毛症仅见于大白猪群体,导致该表型的因果突变应为低频突变(次等位基因型频率≤0.05),针对这些SNP(n=51)在221头中国地方猪的重测序数据中及402头中西方猪种及野猪中搜寻低频突变位点,结果只发现1个低频突变(HLSNPC>T),将所编码的氨基酸从精氨酸改变为半胱氨酸。为了获得更多证据支持HLSNP C>T是导致大白猪先天性无毛症的因果突变,本研究在两侧各2 Mb区域内再次进行重要候选突变筛查,未发现其它能明显改变蛋白功能的突变位点(含无义突变、错义突变、剪切突变、编码区大片段插入/缺失等)。此外,HLSNPC>T的基因型与无毛大白猪表型分离情况完全一致。将HLSNPC>T加入GWASG群体的60K SNP数据中进行全基因组关联性分析,发现其为最强关联性SNP(P=6.17×10-85),固定其效应之后,所有关联信号消失。这些都进一步支持MAIP1基因是导致大白猪先天性全身无毛症的致病基因,而HLSNPC>T为其因果突变。MAIP1是AAA家族必须的蛋白结合因子,AAA家族几乎参与到哺乳动物所有生命活动的中,目前已经发现AAA家族中的BCSIL基因会导致Bjornstad综合症(Bjornstad syndrome),该病患者的主要症状之一即是毛发异常或者全部缺失,因此推测MAIP1基因极有可能是通过与AAA家族的相互作用来调控猪毛囊形成及其周期性生长发育。
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