Genes candidatos funcionais para eficiência alimentar: Revisão sistemática e análise funcional de resultados do GWAS
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Leila de Genova Gaya
Fábio Luiz Buranelo Toral
Fábio Luiz Buranelo Toral
Resumo
A importância econômica de melhorar geneticamente a eficiência alimentar (EA) foi
inicialmente reconhecida há mais de 40 anos. As análises funcionais podem ser relevantes para
desvendar a ação e interação de todos os genes e melhorar a compreensão dos mecanismos
genéticos evolvidos na expressão fenotípica da EA. Objetivou-se realizar uma revisão
sistemática usando dados de GWAS que avaliou EA em espécies de interesse produtivo e
identificar genes candidatos funcionais relevantes para EA compartilhados entre as diferentes
espécies. Além de, reforçar a importância das revisões sistemáticas na descoberta de
marcadores associados à EA que podem ser úteis para validar achados de estudos em uma
população específica. A busca dos artigos para a revisão sistemática foi realizada nas
plataformas Pubmed e Google Scholar, através de 180 combinações de palavras-chave e os
artigos foram selecionados com base nos critérios de elegibilidade. Para recuperar os genes
candidatos posicionais associados aos marcadores e/ou janelas genômicas, foram considerados
a montagem do genoma atual de cada espécie. A identificação dos genes candidatos funcionais
foi realizada usando abordagens onde os genes candidatos posicionais foram priorizados pelo
princípio de “culpa por associação” e meta-análise (software GUILDify e ToppGene,
respectivamente). Foram selecionados 22 artigos na revisão sistemática que descreveram a
informação de 1.886 marcadores. O processo de anotação do gene resultou em 3.227 genes
candidatos posicionais anotados, simultaneamente, para todas as espécies (660 bovinos, 870
frangos, 1.662 suínos e 35 ovinos). Um ponto relevante é que 172 genes candidatos posicionais
foram compartilhados por pelo menos duas espécies diferentes e foram usados para identificar
se algum desses genes seriam priorizados como um gene candidato funcional. Os 100 genes
mais bem classificados obtidos na análise do GUILDify foram usados para construir uma lista
treinada de genes. A análise do ToppGene resultou em 122 genes significativos e 17 genes
foram automaticamente priorizados pois já se encontravam na lista treinada. Dessa maneira,
foram identificados 139 genes candidatos funcionais para eficiência alimentar. Cinco genes
compartilhados entre as espécies de interesse produtivo foram priorizados como genes
candidatos funcionais sendo eles: SOX17, PENK, GRM5, CTNND1, KRAS, portanto, devem
ser considerados genes relevantes para EA. A lista de genes candidatos funcionais encontrados
neste estudo, é composta por alguns genes que desempenham papéis cruciais em processos
biológicos associados à reposta imune, e esses resultados corroboram que a eficiência alimentar
está relacionada à resposta imune. Além disso, nossos resultados mostram que os mecanismos
genéticos regulatórios envolvidos na expressão fenotípica da eficiência alimentar, de fato, são
afetados por genes cujas as funções estão envolvidas na taxa de crescimento dos animais. A
descoberta de genes candidatos funcionais compartilhados entre as diferentes espécies, podem
trazer novas considerações para o conhecimento atual da arquitetura genética da EA, uma vez
que, os marcadores associados a estes genes podem ser atribuídos com pesos mais elevados na
seleção genômica e validados em populações específicas.
Abstract
The economic importance of improving genetically feed efficiency (FE) has been recognized
for over 40 years. Functional analysis can be relevant to reveal the action and interaction of all
genes and improve the understanding of the genetic mechanisms evolved in the phenotypic
expression of FE. The objective was to carry out a systematic review using data from GWAS
that evaluated FE in species of productive interest and to identify candidate genes relevant to
FE shared among the different species. In addition, to reinforce the importance of systematic
reviews in the discovery of markers associated with FE that can be useful to validate findings
of studies in a specific population. The search for articles for a systematic review was carried
out on the Pubmed and Google Scholar platforms, using 180 keyword models and the papers
were selected based on the eligibility criteria. To recover the positional candidate genes
associated with the markers and / or window, the assembly of the current genome of each
species was considered. The identification of the chosen candidate genes was carried out using
the approaches where the genes were prioritized by the principle of “guilt by association” and
meta-analysis (GUILDify and ToppGene software, respectively). 22 articles were selected in
the systematic review that described the information of 1.886 markers. The gene annotation
process resulted in 3.227 positional candidate genes annotated, simultaneously, for all species
(660 cattle, 870 chickens, 1,662 pigs and 35 sheep). A relevant point is that 172 positional
candidate genes were shared by at least two different species and were used to identify whether
any of these genes would be prioritized as a functional candidate gene. The top 100 ranked
genes obtained in the GUILDify analysis were used to build a trained list of genes. The
ToppGene analysis resulted in 122 significant genes and 17 genes were automatically
prioritized because they were already on the trained list. In this way, 139 functional candidate
genes for FE were identified. Five genes shared between the species of productive interest were
prioritized as functional candidate genes: SOX17, PENK, GRM5, CTNND1, KRAS, therefore,
they should be considered relevant genes for EA. The list of functional candidate genes found
in this study, is composed of some genes that play crucial roles in biological processes
associated with immune response, these results corroborate that food efficiency is related to the
immune response. In addition, our results show that the regulatory genetic mechanisms
involved in the phenotypic expression of feed efficiency, in fact, are affected by genes whose
functions are involved in the rate of growth of animals. The discovery of functional candidate
genes shared between different species, may bring new considerations to the current knowledge
of the genetic architecture of EA, since the markers associated with these genes can be attributed
with higher weights in genomic selection and validated in populations specific information.
Assunto
Zootecnia
Palavras-chave
Reprodução animal, Fertilidade, Nutrição animal, Aspectos nutricionais