Marcadores Moleculares na Indústria Animal Prof. Dr. Vinicius Campos Disciplina de Biotecnologia Animal Graduação em Biotecnologia - UFPel

Abordagens da aula... 1. O que estudaremos em Biotec Animal 2. Melhoramento Genético Animal 3. Marcadores usados na Ind. Animal 4. Empresas na área de marcadores 5. Procedimento de coleta e análise

O que é Biotecnologia Animal? Tecnologia que: Utiliza o animal para a geração de um produto que não é o próprio animal Utiliza o animal como produto – trabalha no melhoramento deste animal

O que é Biotecnologia Animal? ICSI FIV Animais Transgênicos Transferência de Embriões Nutrigenômica Vacinas Recombinantes Testes para Diagnósticos de Doenças Células Tronco Marcadores Moleculares Melhoramento Genético

Melhoramento Genético em Bovinos O que é Biotecnologia Animal? Melhoramento Genético em Bovinos no Brasil Época Atividade Século XXI Aplicação dos marcadores moleculares às estratégias de IA, TE, FIV, Clonagem e principalmente Melhoramento Genético Início do século XXI Sexagem de embriões por análise de DNA (maior controle dos sistemas de criação) e clonagem (definição e propagação do animal “ideal” para a cadeia produtiva) Década de 90 Produção de embriões in vitro (influência do macho e da fêmea potencializados) Década de 80 Programas de melhoramento baseados em ferramentas estatísticas (maior influência da dinâmica populacional e interação com o meio ambiente) Década de 70 Transferência de embriões (maior influência da fêmea) Década de 60 Inseminação artificial (maior influência do macho) Desde 1500 Importações oficiais e extra-oficiais de animais vivos

Melhoramento Genético “Conjunto de métodos e técnicas que visam o aumento da freqüência dos genes desejáveis ou das boas combinações genéticas em uma população ou a diminuição da freqüência dos genes indesejáveis ou das combinações genéticas ruins”. (modificado de Briquet Jr. 1967)

Melhoramento Genético O MELHORAMENTO GENÉTICO TEM POR OBJETIVO ESCOLHER O MELHOR MATERIAL GENÉTICO PARA MAXIMIZAR A PRODUÇÃO NAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS EXISTENTES.

= Melhoramento Genético X Ambiental MAIOR PRODUTIVIDADE Ilimitado e Permanente + MELHORAMENTO AMBIENTAL (sanidade, manejo, alimentação) Limitado eTemporário

Melhoramento Genético (maior produtividade = produção/área) Maior quantidade Maior qualidade Menor custo Menor tempo

Métodos Tradicionais de Melhoramento Mudanças genéticas graduais (porém dramáticas) obtidas em grande período de tempo (100 anos) pela observação de acasalamento seletivo

SELEÇÃO Criadores de Elite MULTIPLICADORES CRIADORES COMERCIAIS

Ferramentas Disponíveis OBSERVAÇÃO VISUAL

Ferramentas Disponíveis Informação de Pedigree

Ferramentas Disponíveis Informação de Desempenho MEDIDAS TRADICIONAIS: - CRESCIMENTO; - FERTILIDADE; - PRODUÇÃO DE LEITE

Ferramentas Disponíveis Informação de Desempenho MEDIDAS AVANÇADAS: - CARCAÇA (ULTRA-SOM); - CONVERSÃO ALIMENTAR

MARCADORES MOLECULARES - MARMOREIO; Ferramentas Disponíveis MARCADORES MOLECULARES - MARMOREIO; - FERTILIDADE; - RESISTÊNCIA A DOENÇAS

Marcadores Moleculares ICSI FIV Animais Transgênicos Transferência de Embriões Nutrigenômica Vacinas Recombinantes Testes para Diagnósticos de Doenças Marcadores Moleculares Células Tronco Melhoramento Genético

Marcadores Moleculares São variações na sequência de DNA, relacionadas a expressão de uma determinada característica específica funcional, que não necessariamente correspondem a um gene Vantagens: não sofre influência ambiental, potencialmente ilimitado em número Desvantagens: técnicas e equipamentos mais complexos e mais caros

Um marcador molecular é um tipo de marcador genético!!! Marcadores Genéticos X Moleculares São qualquer característica morfológica ou molecular que permite a diferenciação de indivíduos, que possibilita a inferência do genótipo a partir do fenótipo do indivíduo e que permite acompanhar a segregação do gene marcado ao longo das gerações. Um marcador molecular é um tipo de marcador genético!!!

Marcadores Moleculares Genômica X Genética quantitativa Seleção através de características do genoma Genes e/ou regiões cromossômicas

Tipos de Marcadores Marcadores baseados no DNA Marcadores bioquímicos RFLP RAPD AFPL Microssatélites/VNTR/SSR SNPs GWAS (genome-wide association study) Marcadores bioquímicos Proteínas Isoenzimas

Marcadores Moleculares em espécies de produção

Bovinos melhores reprodutores melhor tamanho de carcaça padrão de marmoreio e maciez da carne maior produção de leite testes de paternidade http://www.pfizeranimalgenetics.com/default.aspx

Leite melhor para produção de queijo Κ-caseína Alelo B deste gene está associado com maior concentração de proteína no leite Freqüência deste alelo - aproximadamente 25 % no gado holandês Leite melhor para produção de queijo

Beta-lactoglobulina Também 2 alelos - A e B Presença do alelo B em 60 % dos animais Presença do alelo B está associada com maior concentração de gordura no leite

Musculatura dupla dos bovinos Gene da miostatina Mutação no gene causa troca de uma tirosina por uma cisteína Troca de função da proteína Maior musculatura ou musculatura dupla

Detecção de doenças – doenças genéticas BLAD (deficiência na adesão de leucócitos bovinos Homozigotos recessivos Expressão reduzida da proteína beta-2-integrina Perda de US$ 5 milhoes por ano nos EUA

Suínos melhores reprodutores animais resistentes à doenças marcadores de prolificidade maior leitegada animais resistentes à doenças resistência a agentes virais resistência a agentes bacterianos Diarréia em leitões causada por E. coli

Receptor de rianodina gene do alotano (gene hal) Gene que controla concentração de cálcio nas células musculares Mutação no gene causa a Síndrome do estresse suíno (PSS) – troca de timina por citosina Animais homozigotos para esta mutação muito sensíveis ao stress do manejo Carne com sérios problemas Seleção de animais pelo menos heterozigotos

Suínos Antes Depois Eliminação do gene que deixa a carne com aparência pálida e aqüosa. Eliminação de genes que estão implicados no alto teor de gorduras de certos tipos de carne.

Receptor de estrogênio - suínos Alelo associado ao aumento da leitegada Aumento de 2 leitões por leitegada em animais homozigotos para o alelo associado Análise já utilizada

Suínos

Equinos Danos reprodutivos Testes de paternidade Marcadores de força Cavalos de corrida

Associação de um SNP da p53 com a ocorrência de aborto em éguas

Aves Tamanho da carcaça Músculo Poedeiras – número de ovos

Peixes Variabilidade genética Marcadores fisiológicos Identificação de diferentes populações em uma mesma espécie comercial População com melhor produção em cativeiro Marcadores fisiológicos Genes ou proteínas que determinam um estado fisiológico

Empresas em marcadores moleculares

Uso dos marcadores

Processo de análise de marcadores moleculares

Coleta de amostras

Coleta dos bulbos capilares

Extração de DNA dos bulbos

Exemplo de utilização

Resumo... Histórico do melhoramento genético no Brasil; Melhoramento Genético x Ambiental; Ferramentas para o melhoramento genético; Marcadores moleculares; Tipos de marcadores moleculares; Espécies; Empresas; Processo de análise;

Fim!!!

Prof. Dr. Vinicius Farias Campos Graduação em Biotecnologia fariascampos@gmail.com vcampos_ib@ufpel.edu.br