o esforço de seis anos envolveu um consórcio internacional de pesquisadores e é a primeira sequência completa do genoma de qualquer espécie de ruminante. Os ruminantes são distintos por terem um estômago de quatro câmaras que – com a ajuda de uma infinidade de micróbios residentes-permite digerir forragem de baixa qualidade, como grama.O genoma bovino consiste em pelo menos 22.000 genes codificadores de proteínas e é mais semelhante ao dos humanos do que aos genomas de camundongos ou ratos, relatam os pesquisadores. No entanto, o genoma do gado parece ter sido significativamente reorganizado, uma vez que sua linhagem divergiu das De outros mamíferos, disse o Professor de Ciências Animais da Universidade de Illinois Harris Lewin, cujo laboratório criou o mapa físico de alta resolução dos cromossomos bovinos que foi usado para alinhar a sequência. Lewin, que dirige o Instituto de Biologia genômica, também liderou duas equipes de pesquisadores no projeto de sequenciamento e é autor de um artigo em perspectiva na Science on the bovine genome sequence e de um estudo que acompanha o Consórcio de genoma e análise bovino.”Entre os mamíferos, o gado tem um dos genomas mais altamente reorganizados”, disse Lewin. “Eles parecem ter mais translocações e inversões (de fragmentos de cromossomos) do que outros mamíferos, como gatos e até porcos, que estão intimamente relacionados ao gado.”O humano é realmente um genoma muito conservado em comparação com o genoma ancestral de todos os mamíferos placentários, quando você olha para sua organização geral.A sequência dos 29 pares de cromossomos da vaca e seu cromossomo X (o cromossomo Y não foi estudado) também fornece novos insights sobre a evolução bovina e as características únicas que tornam o gado útil para os seres humanos, disse Lewin.
por exemplo, o Professor de pesquisa em Ciências Animais de Illinois Denis Larkin conduziu uma análise das regiões cromossômicas que são propensas a quebra quando uma célula Replica seu genoma em preparação para a criação de espermatozóides e óvulos. Ele mostrou que no genoma do gado essas regiões de ponto de ruptura são ricas em sequências repetitivas e duplicações segmentares e incluem variações específicas de espécies em genes associados à lactação e resposta imune.Um estudo anterior do Laboratório de Lewin publicado este mês na Genome Research mostrou que as regiões de ponto de ruptura dos cromossomos de muitas espécies são ricas em genes duplicados e que as funções dos genes encontrados nessas regiões diferem significativamente daquelas que ocorrem em outras partes dos cromossomos.Essas repetições e duplicações segmentares ocorrem por meio de muitos mecanismos diferentes, um dos quais envolve inserções esporádicas e repetidas de pedaços curtos de material genético, chamados retroposons, no genoma.”O genoma da vaca tem muitos tipos de repetições que se acumulam ao longo do tempo”, disse Lewin. “E uma das coisas que descobrimos é que os novos estão explodindo onde os antigos estão nas regiões do ponto de ruptura e quebrando-os. É a primeira vez que isso é visto.”
“as repetições fazem muitas coisas”, disse ele. “Eles podem mudar a regulação dos genes. Eles podem tornar os cromossomos instáveis e torná-los mais propensos a recombinar com outros pedaços de cromossomos de forma inadequada.”
Lewin chama as regiões do ponto de interrupção de ” hotspots da evolução no genoma.”
Outra análise conduzida por Lewin, em um estudo de genes metabólicos realizados por Seongwon de Seo, um bolseiro de pós-doutoramento em Lewin de laboratório e hoje professor na Universidade Nacional de Chungnam, na Coreia do Sul, revelou que cinco dos 1,032 genes dedicados para as funções metabólicas nos seres humanos estão em falta a partir do genoma do gado ou ter radicalmente diferente. Isso sugere que o gado tem algumas vias metabólicas únicas, disse Lewin.Essas diferenças no metabolismo, juntamente com mudanças nos genes dedicados à reprodução, lactação e imunidade são uma grande parte do “que faz uma vaca uma vaca”, disse Lewin.
por exemplo, um dos genes alterados, histatherin, produz uma proteína no leite de vaca que possui propriedades antimicrobianas. Os pesquisadores também encontraram várias cópias de um gene para uma importante proteína do leite, caseína, em uma região de ponto de interrupção de um dos cromossomos.”Ter a sequência do genoma é agora a janela para entender como essas mudanças ocorreram, como os ruminantes acabaram com um estômago de quatro câmaras em vez de um, como o sistema imunológico da vaca Opera e como é capaz de secretar grandes quantidades de proteína em seu leite”, disse Lewin.O projeto de sequenciamento e análise foi coordenado por Richard Gibbs e George Weinstock, do Baylor College of Medicine; Chris Elsik, da Georgetown University; e Ross Tellam, da Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization of Australia (CSIRO). O professor de Ciências Animais da Universidade de Illinois, Lawrence Schook, estava na equipe que escreveu o projeto de sequenciamento white paper, que foi fundamental para garantir o financiamento para a iniciativa.O financiamento para o projeto de sequenciamento do genoma do gado foi fornecido por um grupo internacional composto pelo Instituto Nacional de pesquisa do Genoma Humano dos Institutos Nacionais de Saúde; O serviço de pesquisa do USDA; uma bolsa especial da Iniciativa Nacional de Pesquisa, Educação e extensão do Estado cooperativo do USDA (CSREES); o estado do Texas; Genome Canada through Genome British Columbia; a Autoridade de Ciência e pesquisa de Alberta; CSIRO; Agritech Investments Ltd., Nova Zelândia; Dairy Insight Inc., New Zealand; AgResearch Ltd., Nova Zelândia; O Conselho de pesquisa da Noruega; a Fundação Kleberg; e os Fundos Nacionais, Texas e South Dakota Beef Check-off.
o trabalho em Illinois foi realizado com financiamento da USDA CSREES National Research Initiative e uma USDA-CSREES Special Grant para a Livestock Genome Sequencing Initiative.
juntamente com os artigos científicos, os pesquisadores publicaram 20 relatórios complementares descrevendo análises mais detalhadas da sequência do genoma do gado doméstico em periódicos da editora de Acesso Aberto BioMed Central. Todos os artigos podem ser acessados livremente em http://www.biomedcentral.com/series/bovine.