Mineração de genes em regiões genômicas bovinas associadas à resistência ao carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus

The Brazilian cattle industry is presented as highlighted on the world stage and the significant participation of this productive sector in the economy means that there is concern with production losses, among which stands out those caused by infestation of Rhipicephalus (Boophilus) microplus, main ectoparasite vector cattle and various diseases. The genetic variability for resistance to the cattle tick shows that this trait can be genetically improved. For the execution of this work, it was used a study of genome wide association (GWAS) for resistance to Rhipicephalus (Boophilus) microplus, performed by Dr. Fernando Flores Cardoso, with 260 Hereford and 500 Braford animals. The monitoring of the infestation was accomplished by counting tick females larger than 4.5 mm from one of the animal's body side, and the degree of infestation was evaluated for each animal by averaging at least two consecutive counts, with intervals of approximately thirty days, in the months of highest incidence of the parasite. The animals were genotyped using a 50K SNP chip, and it was found a total of 37,346 SNPs that passed in quality test. Among these markers, 178 showed significant effects and allowed the mining of 175 genes in these regions, at an interval of 200 Kb (100 Kb for each side of each marker). Most of these polymorphisms associated with the trait is located in regions without defined functions (intronic and intergenic), and only one of them is located in the splicing region. The most significant regions of the GWAS were identified on chromosomes 7, 21 and 23, which were found 72 genes in linkage disequilibrium with the molecular markers. Therefore, a functional annotation of the genes on these 3 chromosomes was performed, allowing the choice of 11 candidate genes for the study of various metabolic pathways in which they are inserted. Among these pathways, the most important are those related to immune responses, secretion and intracellular transport, calcium influx and epidermal growth and differentiation.A bovinocultura brasileira apresenta-se como destaque no cenário mundial e a expressiva participação deste setor produtivo na economia faz com que haja preocupação com as perdas produtivas, dentre as quais destaca-se aquelas causadas pela infestação do carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus, principal ectoparasita de bovinos e vetor de diversas doenças. A variabilidade genética observada para a resistência dos bovinos ao carrapato permite que essa característica seja melhorada geneticamente, como forma alternativa de controle desses ectoparasitos. Para a execução do presente trabalho, foi utilizado um estudo de associação genômica ampla (GWAS) para a resistência ao carrapato R. microplus, o qual foi realizado pela equipe do Dr. Fernando Flores Cardoso (Embrapa Pecuária Sul), com 260 animais da raça Hereford e 500 animais da raça Braford. O monitoramento das infestações foi realizado por meio da contagem de fêmeas do carrapato com tamanho superior a 4,5 mm em um dos lados do corpo do animal, e o grau de infestação de cada animal foi avaliado pela média de pelo menos duas contagens consecutivas, com intervalos de aproximadamente trinta dias, conduzidas no sobreano, nos meses de maior incidência do parasito. Os animais foram genotipados com utilização de um chip de SNPs de 50 K e, após a realização do GWAS, verificou-se que um total de 37.346 SNPs passou nos teste de qualidade. Dentre esses marcadores, 178 SNPs apresentaram efeitos significativos e permitiram a mineração de 175 genes nessas regiões, em um intervalo de 200 Kb (100 Kb para cada lado de cada marcador). A maioria dos polimorfismos associados com a característica está localizada em regiões sem funções determinadas (intergênicas e intrônicas), apenas um deles encontra-se em região de splicing. Sendo assim, estes marcadores podem constituir mutações não causais que se encontram em desequilíbrio de ligação com mutações funcionais. As regiões mais significativas do GWAS foram identificadas nos cromossomos 7, 21 e 23, onde foram identificados 72 genes em desequilíbrio de ligação com os marcadores moleculares. Portanto, foi realizada uma anotação funcional dos genes localizados nesses 3 cromossomos, o que permitiu a seleção de 11 genes candidatos para um estudo mais aprofundado das vias metabólicas nas quais eles estão inseridos. Verificou-se que esses genes participam de processos importantes em vias já relacionadas com a resistência a carrapatos, tais como apresentação de antígenos, transporte e secreção intracelular e diferenciação da epiderme