docZmienność ekspresji genów SNAP23, BSCL2 oraz COPα
download 
Reklamacja Transkrypt
Zmienność ekspresji genów SNAP23, BSCL2 oraz COPα
Beata Orsztynowicz (Kociucka) Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Wydział Hodowli i Biologii Zwierząt Katedra Genetyki i Podstaw Hodowli Zwierząt Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki Zmienność ekspresji genów SNAP23, BSCL2 oraz COPα zaangażowanych w powstawanie i morfologię kropli lipidowych w komórkach tłuszczowych świni domowej (Sus scrofa f. domestica) Praca doktorska dotyczy atrakcyjnej naukowo analizy genów oraz mechanizmów genetycznych, w tym także epigenetycznych, które mogą wpływać na adipogenezę oraz otłuszczenie u świni. Wiedza o procesach odkładania tłuszczu jest intensywnie rozwijanym kierunkiem badawczym w naukach zootechnicznych, gdyż jakość mięsa i efektywność tuczu w znacznym stopniu związana jest z zawartością tkanki tłuszczowej. W hodowli świń, aby zwiększyć efektywność tuczu i jednocześnie uzyskać mięso najlepszej jakości powinniśmy dążyć do uzyskania tuszy o możliwie niskiej zawartości tłuszczu podskórnego przy jednocześnie optymalnej zawartości tłuszczu śródmięśniowego. Taką sytuację jest trudno osiągnąć sterując jedynie żywieniem. Jednak należy podkreślić, że zmienność cech otłuszczenia zależy nie tylko od żywienia ale ma także podłoże dziedziczne. Świadczy o tym fakt, iż wskaźniki odziedziczalności cech otłuszczenia są wysokie (0,3 do 0,7) oraz występują różnice międzyrasowe pod względem zmienności tych cech. W związku z powyższym, zasadne jest bliższe poznanie genetycznego (w tym także epigenetycznego) podłoża odkładania tkanki tłuszczowej. Wśród mechanizmów genetycznych na uwagę zasługuje zjawisko ekspresji genów, natomiast wśród mechanizmów epigenetycznych – modyfikacje chromatyny regulujące proces ekspresji. W zależności od etapu rozwojowego i w odpowiedzi na różne czynniki zewnętrzne (np. żywienie) ekspresji w danej tkance ulega określony zestaw genów. Coraz więcej danych wskazuje, że poziom ekspresji genów w różnych tkankach organizmu determinuje cechy ilościowe (w tym otłuszczenie) i leży u podstaw zmienności międzyrasowej zwierząt gospodarskich. Określony poziom transkrypcji genu odpowiadający odkreślonemu fenotypowi może być uznany jako Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego marker genetyczny o zmienności ciągłej i może być wykorzystywany w pracy hodowlanej. Taki marker genetyczny zidentyfikowano w przypadku jakości mięsa wołowego. Odkryto, że poziom transkrypcji genu DNAJA1, wykazuje silną ujemną korelację z kruchością mięsa i tłumaczy aż 63% zmienności tej cechy w populacji. U świń jak dotąd nie odkryto jeszcze genu, którego zmienność poziomu ekspresji w tak znaczny sposób wpływałaby na jakość mięsa. Należy podkreślić, że na proces ekspresji genów wpływają nie tylko czynniki genetyczne ale także znaczny wpływ mają zjawiska o charakterze epigenetycznym. Wśród tych mechanizmów na szczególną uwagę zasługuje zjawisko modyfikacji histonów w regionach regulatorowych genów. Modyfikacje takie wpływają na strukturę chromatyny, powodując jej kondesację, co wycisza ekspresję genów lub mogą powodować rozluźnienie chromatyny, co z kolei aktywuję proces ekspresji. W badaniach prowadzonych w ostatnich latach jako geny kandydujące do cech otłuszczenia wybierano zazwyczaj te, kodujące białka biorące bezpośrednio udział w syntezie i metabolizmie lipidów. Należy jednak oczekiwać wzrostu zainteresowania genami kodującymi białka o mniej oczywistej funkcji w procesie adipogenezy, np. białka zaangażowane w procesy podziałów komórkowych lub w procesy powstawania i wzrostu kropli tłuszczu w komórce. Wynika to z faktu, iż odkładanie tkanki tłuszczowej jest wynikiem dwóch procesów: hiperplazji czyli zwiększania liczby komórek, oraz hipertrofii – zwiększania objętości komórek. Najnowsze badania wskazują, że liczba komórek tłuszczowych zostaje ustalona w trakcie wczesnego etapu postnatalnego i jest stała przez całe życie. Wykazano także, że w trakcie tuczu świń, wraz z przyrostem masy wzrasta średnica komórek tłuszczowych. W związku z powyższym, w pracy doktorskiej postawiono hipotezę badawczą, iż za nadmierne gromadzenie tkanki tłuszczowej w większym stopniu odpowiada proces hipertrofii niż hiperplazji, a na uwagę zasługują geny posiadające istotne znaczenie w procesie formowania oraz wpływające na wielkość, morfologię oraz liczbę kropli tłuszczu w adipocycie takie jak: COPα, BSCL2, SNAP23. W świetle powyższych przesłanek postawiono sobie następujące zadania badawcze: ocenę wpływu poziomu ekspresji genów: COPα, BSCL2, SNAP23 na wielkość adipocytów w tłuszczu podskórnym, okołonarządowym oraz mięśniu najdłuższym grzbietu w pięciu rasach świń : wbp, pbz, duroc, pietrain oraz linii 990technika Real-time PCR, analizy histologiczne, analizy mikroskopowe ocenę wpływ modyfikacji histonów regionów regulatorowych w/w genów na poziom ich ekspresji w badanych tkankach w wymienionych rasach świń -technika immunoprecypitacji chromatyny - ChIP Przewiduje się, że uzyskane w projekcie wyniki dostarczą nowych informacji z zakresu badań nad molekularnym mechanizmem odkładania tkanki tłuszczowej oraz Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego jej epigenetycznej regulacji. W przypadku świni takie podejście w badaniach cechy otłuszczenia oraz tuczu żywca wieprzowego ma charakter nowatorski. Wiemy, że produkcja żywca wieprzowego od wielu lat jest podstawą wielkopolskiej gospodarki. Spożycie wieprzowiny w Wielkopolsce jest około 8 razy większe od spożycia mięsa wołowego i prawie 2,5 razy większe od spożycia drobiu. Wieprzowina jest najważniejszym produktem w dochodach gospodarstw rolnych w Wielkopolsce. Tak duże znaczenie wieprzowiny w produkcji mięsa i diecie konsumentów spowodowało, że wiedza o procesach odkładania tłuszczu jest intensywnie rozwijanym kierunkiem badawczym. Duże znaczenie mają działania mające na celu poprawę jakości mięsa wieprzowego, która coraz częściej jest rozpatrywana w kategoriach wartości dietetycznej, a w szczególności w kontekście profilaktyki zdrowotnej. Z jednej strony tłuszcz jest pożądanym składnikiem mięsa - jest nośnikiem substancji smakowo-zapachowych, pozytywnie wpływa na kruchość mięsa i jego soczystość. Z drugiej jednak strony zawartość cholesterolu oraz nasyconych kwasów tłuszczowych w tłuszczu zwiększa ryzyko chorób naczyniowych, miażdżycy oraz chorób serca. Uzyskane w niniejszym projekcie wyniki, mogą zostać wykorzystane do stworzenia nowych, innowacyjnych programów hodowlanych, których celem będzie m.in. poprawa jakości mięsa wieprzowego. Warto również podkreślić, że zdobyta wiedza o mechanizmach odpowiedzialnych za odkładanie tkanki tłuszczowej u świń może mieć znaczenie modelowe dla badań nad podłożem (predyspozycjami) otyłości ludzi. Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
