Marcadores Moleculares na Indústria Animal

Prof. Dr. Vinicius CamposDisciplina de Biotecnologia Animal

Graduação em Biotecnologia - UFPel

Abordagens da aula...

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?

Nutrigenômica

O que é Biotecnologia Animal?

FIVICSI

Transferência de Embriões

Animais Transgênicos

Vacinas Recombinantes

Testes para Diagnósticos de

Doenças

Células Tronco Marcadores Moleculares

Melhoramento Genético

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

O que é Biotecnologia Animal?Melhoramento Genético em Bovinos

no BrasilMelhoramento Genético em Bovinos

no Brasil

“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

MAIOR PRODUTIVIDADE

=MELHORAMENTO GENÉTICO

Ilimitado e Permanente+

MELHORAMENTO AMBIENTAL (sanidade, manejo, alimentação)

Limitado eTemporário

Melhoramento Genético X Ambiental

Melhoramento Genético

• (maior produtividade = produção/área)

• Maior quantidade

• Maior qualidade

• Menor custo

• Menor tempo

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

Métodos Tradicionais de Melhoramento

Criadores de Elite

MULTIPLICADORES

CRIADORES COMERCIAIS

SELEÇÃO

OBSERVAÇÃO VISUAL

Ferramentas Disponíveis

Informação de Pedigree

Ferramentas Disponíveis

MEDIDAS TRADICIONAIS: - CRESCIMENTO; - FERTILIDADE; - PRODUÇÃO DE LEITE

Informação de Desempenho

Ferramentas Disponíveis

MEDIDAS AVANÇADAS: - CARCAÇA (ULTRA-SOM); - CONVERSÃO ALIMENTAR

Informação de Desempenho

Ferramentas Disponíveis

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

Ferramentas Disponíveis

Nutrigenômica

Marcadores Moleculares

FIVICSI

Transferência de Embriões

Animais Transgênicos

Vacinas Recombinantes

Testes para Diagnósticos de

Doenças

Células TroncoMarcadores Moleculares

Melhoramento Genético

• 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

Marcadores 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.

Marcadores Genéticos X Moleculares

Um marcador molecular é um tipo de marcador genético!!!

• Genômica X Genética quantitativa

• Seleção através de características do genoma

• Genes e/ou regiões cromossômicas

Marcadores Moleculares

• Marcadores baseados no DNA– RFLP– RAPD– AFPL– Microssatélites/VNTR/SSR– SNPs– GWAS (genome-wide association study)

• Marcadores bioquímicos– Proteínas– Isoenzimas

Tipos de Marcadores

Marcadores Moleculares em espécies de produção

• 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

Bovinos

• 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

Κ-caseína

• 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

Beta-lactoglobulina

• Mutação no gene causa troca de uma tirosina por uma cisteína

• Troca de função da proteína• Maior musculatura ou musculatura dupla

Musculatura dupla dos bovinosGene da miostatina

• 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

Detecção de doenças – doenças genéticas

• melhores reprodutores– marcadores de prolificidade– maior leitegada

• animais resistentes à doenças– resistência a agentes virais– resistência a agentes bacterianos– Diarréia em leitões causada por E. coli

Suínos

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

Receptor de rianodinagene do alotano (gene hal)

Eliminação do gene que deixa a carnecom aparência pálida e aqüosa.

Eliminação de genes queestão implicados no alto

teor de gorduras de certostipos de carne.

Antes

Depois

Suínos

• Alelo associado ao aumento da leitegada

• Aumento de 2 leitões por leitegada em animais homozigotos para o alelo associado

• Análise já utilizada

Receptor de estrogênio - suínos

Suínos

– Danos reprodutivos

– Testes de paternidade

– Marcadores de força

– Cavalos de corrida

Equinos

Associação de um SNP da p53 com a ocorrência de aborto

em éguas

• Tamanho da carcaça

• Músculo

• Poedeiras – número de ovos

Aves

• Variabilidade genética– 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

Peixes

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

• 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;

Resumo...

Fim!!!

Prof. Dr. Vinicius Farias CamposGraduação em Biotecnologiafariascampos@gmail.comvcampos_ib@ufpel.edu.br