file - ITA Emilio Sereni

LATTE QUALITÀ
MARCATORI GENETICI ASSOCIATI ALL’ASSE SOMATOTROPICO
E POLIMORFISMO DELLE PROTEINE DEL LATTE
M. MESSINA*, E. VRECH*, P. PEZZI**, A. PRANDI*
Su questo numero proseguiamo la pubblicazione di
alcune relazioni presentate a Udine in occasione del 3°
meeting internazionale su “Produzione del latte: contributo delle biotecnologie nel miglioramento qualitativo –
Risultati della ricerca aggiornati al 1998”.
Per cortese concessione della locale Università degli Studi (Dipartimento di scienze degli alimenti, Sezione di fisiologia veterinaria e nutrizione) riportiamo un elaborato
sulle capacità produttive degli animali in relazione ai
diversi livelli ormonali dove, per quanto riguarda le proteine del latte, sono stati considerati il gene della k-caseina
ed il gene della ß-lattoglobulina “le cui varianti alleliche
conferiscono al latte una diversa composizione delle varie
frazioni proteiche e, quindi, una diversa attitudine alla
trasformazione casearia”.
Un’ulteriore testimonianza sul grande interesse che
riscuote la k-caseina ßß della Bruna italiana.
N.d.R.
La produzione di latte è soggetta alle numerose azioni
che esercita l'ormone della crescita (GH) sulla durata della
lattazione e sulla quantità di latte prodotto. Alcuni lavori in
campo endocrinologico riportano forti associazioni tra livelli ormonali di GH e di Insulin-like Growth Factor I (IGF-I) e
capacità produttive degli animali. Kazmer e coll. (1986) e
Klemetsdal e coll. (1991) hanno riscontrato elevate concentrazioni plasmatiche di GH in bovine selezionate per elevate produzioni di latte rispetto a bovine controllate o selezionate per basse produzioni di latte. Robinson e coll. (1992)
hanno invece evidenziato correlazioni positive tra i livelli di
GH ed i valori genetici in tori di razze da latte. Inoltre è stato dimostrato che esistono considerevoli variazioni individuali nei profili del GH osservabili anche per parecchi
mesi. Queste variazioni non sono in relazione con il
momento della giornata o l’alimentazione quindi è molto
probabile che siano determinati geneticamente (Gluckman
et al., 1987). È stato dimostrato che i livelli plasmatici di
IGF-I in vitelle di razza Frisona italiana (FI) e Simmental italiana (PRI) dal 7°-8° mese fino al 13° mese sono sempre
più elevati in animali che presentano alti indici di pedigree.
Inoltre un esperimento condotto su vitelle FI e PRI a 220
giorni di età indica che le concentrazioni plasmatiche di
GH sono più elevate nella razza FI rispetto alla PRI (Prandi
et al., 1995). Le differenze nella concentrazione plasmatica
di IGF-I o GH sono sicuramente di origine genetica, in
quanto le vitelle erano allevate nello stesso ambiente ed
avevano ricevuto identiche razioni alimentari. Ci si può
aspettare quindi che un’indagine a livello del DNA possa
“la razza bruna italiana” n. 3/1999
spiegare le diverse produzioni di latte in bovine con differenti indici di pedigree e/o nelle diverse razze.
Alla luce delle conoscenze endocrinologiche relative
all'azione del GH il nostro interesse è di studiare, a livello
di genoma, i polimorfismi del GH e le variazioni che questi ultimi inducono sulla produzione del latte.
Il gene del GH bovino è situato sul cromosoma 19
(Womack et al., 1989) ed è costituito da 5 esoni e 4 introni con una lunghezza variabile da 2.6 a 3 Kbp. La regione
fiancheggiante l'estremità 5' è probabilmente coinvolta
nella regolazione ormonale della trascrizione del gene del
GH (Gordon et al., 1989). Quest’ultima è controllata anche
dalla proteina Pit-1 che è coinvolta nell'attivazione del
promotore (Bodner e Karin, 1987; Brent et al, 1988; Dana
e Karin, 1989; Copp e Samuels, 1989).
Per tutti i geni considerati la tecnica utilizzata è stata la
PCR-RFLP.
Per il gene del GH abbiamo scelto di indagare su due
pofimorfismi. Il primo polimorfismo è a carico dell'aminoacido 127 della proteina del GH: l’allele A presenta la
tripletta CTG che codifica per una leucina, mentre l'allele
B presenta la tripletta GTG che codifica per la valina
(Lucy et al., 1991; Zhang et al.,, 1992). L’amplificato di 428
bp è digerito con l'enzima di restrizione AluI e si ottengono 4 frammenti per l’allele A (265, 96, 51, 16 bp) e 3 frammenti per l'allele B (265, 147, 16 bp).
Il secondo polimorfismo (Yao et al.,1996) è situato
sull’esone 5 a livello della base in posizione 2291 della
sequenza di Gordon e coll.: l’allele A presenta una adenina,
mentre l'allele C una citosina. L'amplificato di 656 bp viene
digerito con l'enzima di restrizione DdeI e si ottengono 3
frammenti per l'allele A (283, 192, 181bp) e 2 frammenti
per l’allele C (283, 373 bp). Poichè la produzione dei GH
ipofisario è controllata. GHRH e dalla somatostatina, abbiamo voluto verificare se anche il polimorfismo del gene del
GHRH (cromosoma 13) potesse essere correlato alla produzione e/o agli aspetti qualitativi del latte. Il polimorfismo
studiato è quello indicato da Moody et al. L'amplificato di
455 bp è digerito con l'enzima di restrizione HaeIII e si
ottengono 3 frammenti per l'allele A (317, 83, 55 bp) e 4
frammenti per l’allele B (196, 121, 83, 55 bp).
Come già precedentemente evidenziato, l'espressione
del gene del GH è regolata anche dalla proteina Pit-1.
Abbiamo, quindi, voluto verificare se anche il polimorfismo
rinvenuto per questa proteina da Woolard e coll. nel 1994
potesse essere correlato con la produzione e la qualità del
latte. L’amplificato di 451 bp viene digerito con l’enzima di
restrizione HinfI e si ottiene l’amplificato non digerito per
l’allele A e 2 frammenti per l’allele B (244, 207 bp).
Gli animali utilizzati in questo lavoro sono così distri*Sezione di fisiologia veterinaria e nutrizione, Dipartimento di scienze
degli alimenti,Università di Udine. **Dimorfipa, Università di Bologna.
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LATTE QUALITÀ
Tabella 1 - Frequenze percentuali dei polimorfismi del GH (ormone della crescita), del
GHRH (cromosoma 13) e della proteina PIT-1, riscontrate negli animali considerati
(m. = montagna; p. = pianura)
Geni
Animali
P.R.I. tori n = 14
P.R.I. (m.) n = 91
Bruna (m.) n = 27
Bruna (p.) n = 48
Frisona (p.) n = 190
GH a.a. 127
(6.1)
GH base 2291
(6.2)
AA
AB
BB
36
45
19
71
88
27
12
2
0
AA
79
84
93
98
84
AC
2
13
7
2
16
CC
0
3
0
0
0
GHRH
PIT-1
AA
AB
BB
AA
AB
BB
0
6
35
38
65
56
14
9
40
36
46
55
(Hayes e Petit, 1993) e presenta
6 esoni, per una lungheza di
4723 bp. La metodica, descritta
da Medrano e Aguilar-Cordova
(1990), considera un polimorfismo dell’esone 4. L'amplificato di
262 bp viene digerito con l’enzima di restrizione HaeIII e si
ottengono 2 frammenti per l'allele A (153 e 109 bp) e 3 frammenti per l'allele B (109, 79, 74 bp).
Nella tab. 2 sono riportati i
risultati relativi ai polimorfismi
buiti: 14 tori PRI selezionati dall’Anapri; 91 bovine Tabella 2 - Frequenze percentuali dei polimorfismi della k-caseina e della
di razza Pezzata rossa italiana (PRI) che costituisco- ß-lattoglobulina riscontrate negli animali considerati
no una mandria di montagna; 114 bovine di razza (m. = montagna; p. = pianura)
Geni
k-caseina
ß-lattoglobulina
Bruna italiana (BI) distribuite 27 in montagna e 91
in pianura; 190 bovine di razza Frisona italiana che
Animali
AA AB BB AE BE EE AC BC AA AB BB
costituiscono una mandria di pianura.
P.R.I. tori n = 14
50 47 7
21 50
29
I risultati relativi ai polimorfismi dei geni
P.R.I. (m.) n = 91
42 38 7
13
37 31
32
dell’asse somatotropo sono riportati in tab. 1.
Bruna (m.) n = 27
7 22 67
4
11 67
22
Attualmente sono stati tipizzati per tutti i geni gli
Bruna (p.) n = 91
17 46 36
1
18 52
30
animali appartenenti alla mandria di pianura (27
Frisona (p.) n = 190
41 28 5 17 7
2
22 52
26
BI e 190 FI), di cui abbiamo anche i dati produttivi. Notevole è la diversa distribuzione dei genotipi
per il polimorfismo al locus GH 6.1 tra la PRI e la FI in cui si
presenti ai loci k-cn e ß-lattoglobulina. Da notare la preha una elevata percentuale di individui AA e scompare il
senza dell'allele E nella razza FI e dell'allele C per la PRI e
genotipo BB. Nel locus GH 6.2 la distribuzione è piuttosto
la B. Inoltre, la razza B presenta una distribuzione di
omogenea tra le razze, ma spicca la presenza del genotipo
genotipi inversa rispetto sia alla PRI che alla FI con una
CC, del tutto assente negli altri animali. Per il locus GHRH
percentuale di K-cn BB molto più elevata rispetto a quella
notiamo solo la presenza del genotipo AA nella FI. Per il
delle altre due razze. Nel locus ß-lattoglobulina la distribulocus PIT-1 la distribuzione risulta alquanto omogenea.
zione è piuttosto omogenea, ma nella B di montagna il
Per quanto riguarda la mandria di pianura abbiamo
genotipo AB risulta molto più presente.
potuto correlare i polimorfismi dei geni considerati con gli
Anche il polimorfismo relativo al gene k-cn ha degli
indici genetici della produzione di latte, delle proteine %,
effetti a carico della produzione. Nella FI il genotipo AB
del grasso %, della quantità di proteina, della quantità di
risulta essere molto migliore rispetto ad AA nelle vacche,
grasso. Le bovine considerate sono 147 FI, di cui 67 vaccon P<0.001 e rispetto a BB e BE con P<0.01. Per le proteiche e 80 manze, e 41 B. I. di cui 23 vacche e 18 manze.
ne% sono migliori i genotipi BE e AE, con P<0.01 e P<0.05
L'attendibilità delle medie dei valori genetici stimati è
rispettivamente, rispetto ai genotipi AA e AB. AE risulta
rispettivamente di 53 e 30 per la FI e 51 e 29 per la B. Il
ancora migliore di AA e BB per la produzione di proteine e
polimorfismo al locus del gene dei GHRH non mostra
AB per la produzione di grasso. Non vi è alcuna influenza
alcuna influenza con la produzione, mentre risulta imporsul grasso %. Nella Bruna il genotipo BB risulta migliore
tante il genotipo BB dei PIT-1 nella FI per il grasso % con
solo per la produzione di latte e di proteine.
P<0.01. Il genotipo AB del GH nelle vacche della razza FI
Per quanto riguarda la ß-lattoglobulina nella razza Fririsulta sempre migliore con P<0.05, tranne nelle proteine
sona il genotipo AA risulta migliore di AB e BB per pro% dove non ha effetto. Nella B risulta migliore il genotipo
duzione di latte, di proteine e di grasso con P<0.1. Nella
AB dei GH per la produzione di latte (kg) con P<0.05.
razza Bruna AB è migliore di AA con P<0.1 (Vrech, 1998).
Nello studio relativo alle proteine del latte abbiamo
In seguito aumenterà il numero degli animali ed il numeconsiderato il gene della k-caseina (k-cn) ed il gene della
ro dei geni considerati (ad esempio IGF-I, PRL, ß-caseina).
ß-lattoglobulina. Sappiamo, infatti, che le loro varianti alleAndranno approfonditi alcuni aspetti relativi agli effetti dei
liche conferiscono al latte una diversa composizione delle
genotipi nelle diverse razze: infatti, in alcuni casi gli stessi
varie frazioni proteiche e, quindi, una diversa attitudine
genotipi hanno effetti diversi nella Frisona e nella Bruna e
alla trasformazione casearia.
questo può essere dovuto al fatto che la produzione di latte
Le cellule epiteliali della ghiandola mammaria producoè un carattere poligenico. Inoltre, potremo indagare sulla
no le lattoproteine durante la lattazione e l'espressione dei
diversa durata della lattazione che pare essere più persistengeni è regolata dagli ormoni lattogeni (PRL, insulina, glute in bovine con ß-lattoglobulina BB.
cocorticoidi) (Vonderhaar and Ziska, 1989) e dalle interaIn questo articolo abbiamo messo in evidenza la presenza
zioni tra la matrice extracellulare e le cellule epiteliali
di diversi polimorfismi a carico dei geni del GH, GHRH, PIT(Aggeler et al., 1988).
1, k-cn e ß-lattoglobulina. La loro associazione con gli indici
Il gene della k-cn è situato sul cromosoma 6 (Threadgill e
genetici utilizzati fin qui per la selezione ha portato ad indiviWomack, 1990; Ferretti et al., 1990). I polimorfismi consideduare genotipi più interessanti di altri per la produzione quarati sono a carico di una parte dell'esone 4, che viene amplili-quantitativa del latte. Questa conoscenza permetterà di
ficato con una modificazione della metodica di Schieben e
effettuare accoppiamenti programmati in funzione delle scelte
coll. L'amplificato di 437 bp viene digerito con 3 enzimi di
produttive dell’allevatore, con una selezione su base genetica
restrizione: HinfI, alleli A e B; HaeIII, allele E; TaiI. allele C.
che porta a conoscere in anticipo il genotipo del/la vitello/a.
Il gene della ß-lattoglobulina si trova sul cromosoma 11
M. Messina, E. Vrech, P. Pezzi, A. Prandi
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“la razza bruna italiana” n. 3/1999
LATTE QUALITÀ
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