vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2024-384-7-74-78vetpress-3166Research ArticleЗООТЕХНИЯZOOTECHNICSТестирование разработанного способа ПЦР-ПДРФ-генотипирования крупного рогатого скота по SNP-маркерам гена iNOSTesting of the developed method for PCR-RFLP genotyping of cattle using SNP markers of the iNOS genehttps://orcid.org/0000-0003-0914-0053ВафинР. Р.VafinR. R.

Рамиль Ришадович Вафин - научный консультант, доктор биологических наук, профессор РАН 

Рязанский пр-т, 24, Москва, 109428

Ramil Rishadovich Vafin - Scientific Consultant, Doctor of Biological Sciences, Professor of the Russian Academy of Sciences 

24 Ryazan Ave., Moscow, 109428

vafin-ramil@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7053-6925ГильмановХ. Х.GilmanovKh. Kh.

Хамид Халимович Гильманов - старший научный сотрудник, кандидат биологических наук  

Рязанский пр-т, 24, Москва, 109428

Khamid Khalimovich Gilmanov - Senior Researcher, Candidate of Biological Sciences 

24 Ryazan Ave., Moscow, 109428

gilmanov.xx@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7360-927XШастинП. Н.ShastinP. N.

Павел Николаевич Шастин - старший научный сотрудник, кандидат ветеринарных наук 

Рязанский пр-т, 24, Москва, 109428

Pavel Nikolaevich Shastin - Senior Researcher, Candidate of Veterinary Sciences 

24 Ryazan Ave., Moscow, 109428

shastin.pasha@yandex.ruФедеральный научный центр — Всероссийский научноисследовательский институт экспериментальной ветеринарии им. К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко РАНРоссияFederal Scientific Center — All-Russian Scientific Research Institute of Experimental Veterinary named after K.I. Scriabin and Y.R. Kovalenko of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202430072024077478Copyright © Вафин Р.Р., Гильманов Х.Х., Шастин П.Н., 20242024Вафин Р.Р., Гильманов Х.Х., Шастин П.Н.Vafin R.R., Gilmanov K.K., Shastin P.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/3166

Воспроизводство высокопродуктивного стада крупного рогатого скота с генетической устойчивостью к лейкозу — одна из важнейших задач племенного животноводства, достижимая комплексным подходом, включающим и генетико-селекционные исследования, в том числе направленные на изучение ассоциативной связи полиморфизма гена iNOS Bos taurus с племенной ценностью, а также с восприимчивостью и устойчивостью животных к данному заболеванию. Цели исследования — картирование выявленных полиморфных сайтов рестрикции у 6 SNP-маркеров (AH13-1, AH13-2, AH13-3, AH13-4, AH13-5 и AH13-6) гена iNOS Bos taurus и программный расчет ПЦР-ПДРФ-профилей возможных генотипов с последующим тестированием разработанного способа генотипирования крупного рогатого скота по перечисленным маркерам. Теоретико-аналитическая часть проведенного биоинформационного исследования расширила знания о полиморфных сайтах рестрикции 6 упомянутых SNP-маркеров и соответствующих ПЦР-ПДРФ-профилях их возможных генотипов, в том числе комплексных генотипов полиморфных маркеров AH13-1 и AH13-6, сгенерированных при рестрикционном картировании анализируемой последовательности ДНК, ограниченной праймерами iNOS-F и iNOS-R. Далее теоретическая возможность детектирования перечисленных маркеров анализом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов амплифицированной ДНК была подкреплена экспериментальными данными, полученными в результате тестирования разработанного способа ПЦР-ПДРФ-генотипирования крупного рогатого скота по перечисленным маркерам с 5 отобранными эндонуклеазами рестрикции и изошизомерами (HinfI, AspS9I, HpyAV, Sse9I и Bst4CI) преимущественно российского производства, что в конечном счете положительно сказалось на себестоимости проведенного исследования.

Reproduction of a highly productive herd of cattle with genetic resistance to leukemia is one of the most important tasks of livestock breeding, achievable by an integrated approach, including genetic and selection research, including those aimed at studying the associative relationship between the iNOS Bos taurus gene polymorphism and breeding value, and also with the susceptibility and resistance of animals to this disease. The objectives of the study were to map the identified polymorphic restriction sites in 6 SNP markers (AH13-1, AH13-2, AH13-3, AH13-4, AH13-5 and AH13-6) of the iNOS Bos taurus gene and program calculation of PCR-PDRF profiles of possible genotypes, followed by testing of the developed method of cattle genotyping cattle by the listed markers. The theoretical and analytical part of the conducted bioinformatics study expanded knowledge about the polymorphic restriction sites of the 6 mentioned SNP markers and the corresponding PCR-RFLP profiles of their possible genotypes, including complex genotypes of the polymorphic markers AH13-1 and AH13-6 generated during restriction mapping the analyzed DNA sequence, limited by primers iNOS-F and iNOS-R. Further, the theoretical possibility of detecting the listed markers by analyzing the length polymorphism ofrestriction fragments of amplified DNA was supported by experimental data obtained as a result of testing the developed method for PCR-RFLP genotyping of cattle using the listed markers with 5 selected restriction endonucleases and isoschizomers (HinfI, AspS9I, HpyAV, Sse9I and Bst4CI) predominantly Russian-made, which ultimately had a positive impact on the cost of the research conducted.

iNOSBos taurusSNP-маркерыПЦРПДРФгенотипированиеiNOSBos taurusSNP markersPCRRFLPgenotypingИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-76-10011. https://rscf.ru/project/22-76-10011/This research was funded by Russian Science Foundation No. 22-76-10011. https://rscf.ru/project/22-76-10011/ReferencesLemal P., May K., König S., Schroyen M., Gengler N. Invited review: From heat stress to disease — Immune response and candidate genes involved in cattle thermotolerance. Journal of Dairy Science. 2023; 106(7): 4471–4488. https://doi.org/10.3168/jds.2022-22727Lemal P., May K., König S., Schroyen M., Gengler N. Invited review: From heat stress to disease — Immune response and candidate genes involved in cattle thermotolerance. Journal of Dairy Science. 2023; 106(7): 4471–4488. https://doi.org/10.3168/jds.2022-22727Zhang W. et al. Nitric oxide synthase and its function in animal reproduction: an update. Frontiers in Physiology. 2023; 14: 1288669. https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1288669Zhang W. et al. Nitric oxide synthase and its function in animal reproduction: an update. Frontiers in Physiology. 2023; 14: 1288669. https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1288669Adler H., Frech B., Thöny M., Pfister H., Peterhans E., Jungi T.W. Inducible nitric oxide synthase in cattle. Differential cytokine regulation of nitric oxide synthase in bovine and murine macrophages. Journal of Immunology. 1995; 154(9): 4710–4718.Adler H., Frech B., Thöny M., Pfister H., Peterhans E., Jungi T.W. Inducible nitric oxide synthase in cattle. Differential cytokine regulation of nitric oxide synthase in bovine and murine macrophages. Journal of Immunology. 1995; 154(9): 4710–4718.Ohhashi T., Kawai Y., Maejima D., Hayashi M., Watanabe-Asaka T. Physiological Roles of Lymph Flow-Mediated Nitric Oxide in Lymphatic System. Lymphatic Research and Biology. 2023; 21(3): 253–261.Ohhashi T., Kawai Y., Maejima D., Hayashi M., Watanabe-Asaka T. Physiological Roles of Lymph Flow-Mediated Nitric Oxide in Lymphatic System. Lymphatic Research and Biology. 2023; 21(3): 253–261.Bogdan C., Röllinghoff M., Diefenbach A. Reactive oxygen and reactive nitrogen intermediates in innate and specific immunity. Current Opinion in Immunology. 2000; 12(1): 64–76. https://doi.org/10.1016/s0952-7915(99)00052-7Bogdan C., Röllinghoff M., Diefenbach A. Reactive oxygen and reactive nitrogen intermediates in innate and specific immunity. Current Opinion in Immunology. 2000; 12(1): 64–76. https://doi.org/10.1016/s0952-7915(99)00052-7Chakravortty D., Hensel M. Inducible nitric oxide synthase and control of intracellular bacterial pathogens. Microbes and Infection. 2003; 5(7): 621–627. https://doi.org/10.1016/s1286-4579(03)00096-0Chakravortty D., Hensel M. Inducible nitric oxide synthase and control of intracellular bacterial pathogens. Microbes and Infection. 2003; 5(7): 621–627. https://doi.org/10.1016/s1286-4579(03)00096-0Чичинина С.В. Роль аллельной вариабельности генов цитокинов в формировании резистентности крупного рогатого скота к лейкозу. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Новосибирск. 2005; 110.Chichinina S.V. The role of allelic variability of cytokine genes in the formation of cattle resistance to leukemia. Dissertation for the degree of candidate of biological sciences. Novosibirsk. 2005; 110 (in Russian).Beishova I.S. et al. Genetic polymorphism of prolactin and nitric oxide synthase in Holstein cattle. Veterinary World. 2023; 16(1): 161–167. https://doi.org/10.14202/vetworld.2023.161-167Beishova I.S. et al. Genetic polymorphism of prolactin and nitric oxide synthase in Holstein cattle. Veterinary World. 2023; 16(1): 161–167. https://doi.org/10.14202/vetworld.2023.161-167Wang M., Ibeagha-Awemu E.M. Impacts of Epigenetic Processes on the Health and Productivity of Livestock. Frontiers in Genetics. 2021; 11: 613636. https://doi.org/10.3389/fgene.2020.613636Wang M., Ibeagha-Awemu E.M. Impacts of Epigenetic Processes on the Health and Productivity of Livestock. Frontiers in Genetics. 2021; 11: 613636. https://doi.org/10.3389/fgene.2020.613636Hashim H.O., Al-Shuhaib M.B.S. Exploring the Potential and Limitations of PCR-RFLP and PCR-SSCP for SNP Detection: A Review. Journal of Applied Biotechnology Reports. 2019; 6(4): 137–144. https://doi.org/10.29252/JABR.06.04.02Hashim H.O., Al-Shuhaib M.B.S. Exploring the Potential and Limitations of PCR-RFLP and PCR-SSCP for SNP Detection: A Review. Journal of Applied Biotechnology Reports. 2019; 6(4): 137–144. https://doi.org/10.29252/JABR.06.04.02Yang W., Kang X., Yang Q., Lin Y., Fang M. Review on the development of genotyping methods for assessing farm animal diversity. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2013; 4: 2. https://doi.org/10.1186/2049-1891-4-2Yang W., Kang X., Yang Q., Lin Y., Fang M. Review on the development of genotyping methods for assessing farm animal diversity. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2013; 4: 2. https://doi.org/10.1186/2049-1891-4-2Ota M., Fukushima H., Kulski J.K., Inoko H. Single nucleotide polymorphism detection by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism. Nature Protocols. 2007; 2: 2857–2864. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.407Ota M., Fukushima H., Kulski J.K., Inoko H. Single nucleotide polymorphism detection by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism. Nature Protocols. 2007; 2: 2857–2864. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.407Гильманов Х.Х., Вафин Р.Р., Каримова Р.Г., Тюлькин С.В. Способ проведения ПЦР-ПДРФ для генотипирования крупного рогатого скота по аллельным вариантам полиморфного маркера AH13-1 гена iNOS. Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2018; (4): 22–28. https://www.elibrary.ru/urlbzlGilmanov Kh.Kh., Vafin R.R., Karimova R.G., Tyulkin S.V. Method of carrying out PCR-RFLP for cattle genotyping on allelic variants of polymorphic marker of INOS gene. Veterinary, Zootechnics and Biotechnology. 2018; (4): 22–28 (in Russian). https://www.elibrary.ru/urlbzlKuzhebaeva U.Zh., Donnik I.M., Petropavlovskiy M.V., Kanatbaev S.G., Nurgaliev B.E. Nitric oxide as an indicator for assessing the resistance and susceptibility of cattle to leukemia. Аграрный вестник Урала. 2021; (10): 48–54. https://doi.org/10.32417/1997-4868-2021-213-10-48-54Kuzhebaeva U.Zh., Donnik I.M., Petropavlovskiy M.V., Kanatbaev S.G., Nurgaliev B.E. Nitric oxide as an indicator for assessing the resistance and susceptibility of cattle to leukemia. Agrarian Bulletin of the Urals. 2021; (10): 48–54. https://doi.org/10.32417/1997-4868-2021-213-10-48-54Вафин Р.Р., Гильманов Х.Х., Шастин П.Н., Супова А.В. Моделирование способа ПЦР-ПДРФ-генотипирования крупного рогатого скота по полиморфным маркерам гена iNOS. Аграрная наука. 2024; (1): 66–70. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-379-2-66-70Vafin R.R., Gilmanov Kh.Kh., Shastin P.N., Supova A.V. Modeling of PCRRFLP genotyping of cattle by polymorphic markers of iNOS gene. Agrarian science. 2024; (2): 66–70 (in Russian). https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-379-2-66-70Heaton M.P. et al. Selection and use of SNP markers for animal identification and paternity analysis in U.S. beef cattle. Mammalian Genome. 2002; 13(5): 272–281. https://doi.org/10.1007/s00335-001-2146-3Heaton M.P. et al. Selection and use of SNP markers for animal identification and paternity analysis in U.S. beef cattle. Mammalian Genome. 2002; 13(5): 272–281. https://doi.org/10.1007/s00335-001-2146-3

The authors declare that there are no conflicts of interest present.