У контексті вирішення проблеми одержання високої якості молочної продукції скотарства питання визначення типу бета-казеїну (А1 та А2) у білковій фракції молока набуває суттєвого значення. Мета роботи – проведення аналізу використання методів ACRSPCR для диференціювання алелів А1 та А2 локусу бета-казеїну великої рогатої худоби. Аналіз особливостей генотипування проводили за використання методу ACRS-PCR (Artificially Created Restriction Site Polymerase Chain Reaction) із застосуванням ендонуклеаз рестрикції TaqI та DdeI. Для аналізу рестрикційних патернів використовували електрофоретичний розподіл фрагментів ДНК в агарозних гелях різних концентрацій. За результатами біоінформаційного аналізу нуклеотидних еталонних послідовностей дослідного фрагменту гену бета-казеїну з’ясовано, що праймерна система для методу ACRS-PCR DdeI характеризується більш високими параметрами ефективності фланкування таргетної ділянки ДНК у порівнянні з системою ACRS-PCR TaqI внаслідок значно більшої результативності гібридизації олігонуклеотидів на ДНК-мішені. За результатами лабораторних випробувань обох методів запропоновано використання додаткової процедури аналізу інтенсивності флуоресценції окремих елементів рестрикційних патернів, що дає можливість зменшити кількість помилкових генотипувань, що виникають в обох випадках (за результатами використання обох методів) за рахунок утворення неспецифічних ампліфікаційних/рестрикційних фрагментів у межах розміру цільових рестриктів. Застосування методу ACRS-PCR DdeI дає можливість отримати більш диференційовані патерни відповідних генотипів в агарозному гелі у порівнянні з методом ACRS-PCR TaqI, але при цьому призводить й до більших матеріальних витрат на проведення досліджень. Зазначені недоліки використання праймерних систем для ACRS-PCR локусу бета-казеїну, визначають актуальність розробки альтернативних методів типування алелів А1 та А2 до яких належить алель-специфічна ПЛР. Використання результатів досліджень є перспективним для вирішення проблем генотипування особин великої рогатої худоби різних порід за алелями А1 та А2 локусу бета-казеїну
поліморфізм; рестрикція; електрофорез; алель; ампліфікація
[1] Antonopoulos, D., Vougiouklaki, D., Laliotis, G.P., Tsironi, T., Valasi, I., Chatzilazarou, A., Halvatsiotis, P., & Houhoula, D. (2021). Identification of Polymorphisms of the CSN2 Gene Encoding β-Casein in Greek Local Breeds of Cattle. Veterinary Science, 8, article number 257. doi: 10.3390/vetsci8110257.
[2] Bisutti, V., Pegolo S., Giannuzzi, D., Mota, F.M., Vanzin, A., Toscano, A., Trevisi, E., Marsan, P.A., Brasca, M., & Cecchinato, A. (2022). The β-casein (CSN2) A2 allelic variant alters milk protein profile and slightly worsens coagulation properties in Holstein cows. Journal of Dairy Science, 105, 3794-3809. doi: 10.3168/jds.2021-21537.
[3] Dąbrowski, A., Ułaszewski, S., & Niedźwieck, K. (2019). Rapid and easy detection of the five most common founder mutations in BRCA1 and BRCA2 genes in the Polish population using CAPS and ACRS-PCR methods. Acta Biochimica Polonica, 66(1), 33-37. doi: 10.18388/ abp.2018_2654.
[4] De Vitte, K., Kerziene, S., Klementavičiūtė, J., De Vitte, M., Mišeikienė, R., Kudlinskienė, I., Čepaitė, J., Dilbiene, V., & Stankevičius, R. (2022). Relationship of β-casein genotypes (A1 A1 , A1 A2 and A2 A2 ) to the physicochemical composition and sensory characteristics of cows’ milk. Journal of Applied Animal Research, 50(1), 161-166. doi: 10.1080/09712119.2022.2046005.
[5] Ibrahim, S.A., Gyawali, R., Awaisheh, S.S., Ayivi, R.D., Silva, R.C., Subedi, K., Aljaloud, S.O., Siddiqui, S.A., & Krastanov, A. (2021). Fermented foods and probiotics: An approach to lactose intolerance. Journal of Dairy Research, 88(3), 357-365. doi: 10.1017/S0022029921000625.
[6] Ivankovic, A., Pecina, M., Ramljak, J., & Pasic, V. (2021) Genetic polymorphism and effect on milk production of CSN2 gene in conventional and local cattle breeds in Croatia. Mljekarstvo, 71(1), 3-12. doi: 10.15567/mljekarstvo.2021.0101.
[7] Kohut, M., Petryshyn, M., Sedilo, G., & Fedak, N. (2022). Exterior of cows of the Ukrainian black-spotted dairy breed, obtained under various selection options. Scientific Horizons, 25(9), 19-29. doi: 10.48077/scihor.25(9).2022.19-29.
[8] Lien, S., Alestrom, P., Klungland, H., & Rogne, S. (1992). Detection of multiple β-casein (CASB) alleles by amplification created restriction sites (ACRS). Animal Genetics, 23, 333-338. doi: 10.1111/j.1365-2052.1992.tb00155.x.
[9] Macedo, M., Pegolo, S., Bisutti, V., Bittante, G., & Cecchinato, A. (2020). Genomic Analysis of Milk Protein Fractions in Brown Swiss Cattle. Animals, 10(2), article number 336. doi: 10.3390/ ani100203.
[10] McLachlan, CN. (2006). Breeding and milking cows for milk free of β-casein A1, United States Patent No. 7094949.
[11] Mokhnachova, N.B. (2021). Genotyping of “Ukrainian” water buffaloes according β-CN (A2- milk), CSN3 and βLG genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Agrarian Series, 59(3), 361-365.
[12] Pal, S., Woodford K., Kukuljan, S., & Ho, S. (2015). Milk Intolerance, Beta-Casein and Lactose. Nutrients, 7(9), 7285-7297. doi: 10.3390/nu7095339.
[13] Pandey, A., Thakur, M.S., & Pandey, Y. (2019). Polymorphism of beta (β) casein gene and their association with milk production traits in Malvi and Nimari breeds of cattle. Indian Journal of Animal Research, 54(5), 647-650.
[14] Pauciullo, A., Martorello, S., Carku, K., Versace, C., Coletta, A., & Cosenza, G. (2021). A novel duplex ACRS-PCR for composite CSN1S1–CSN3 genotype discrimination in domestic buffalo. Italian Journal of Animal Science, 20(1), 1264-1269. doi: 10.1080/1828051X.2021.1952912.
[15] Rahimi, Z., Gholami, M., Rahimi, Z., & Yari, K. (2015). Evaluation of beta-casein locus for detection of A1 and A2 alleles frequency using allele specific PCR in native cattle of Kermanshah, Iran. Biharean Biologist, 9, 85-87.
[16] Sebastiani, C., Arcangeli, C., Ciullo, M., Torricelli, M., Cinti, G., Fisichella, S., & Biagetti, M. (2020). Frequencies Evaluation of β-Casein Gene Polymorphisms in Dairy Cows Reared in Central Italy. Animals, 10(2), article number 252. doi: 10.3390/ani10020252.
[17] Sebastiani, C., Arcangeli, C., Torricelli, M., Ciullo, M., D’avino, N., Cinti, G., Fisichella, S., & Biagetti, M. (2022). Marker-assisted selection of dairy cows for β-casein gene A2 variant. Italian Journal of Food Science, 34(2), 21-27. doi: 10.15586/ijfs.v34i2.2178.
[18] Smiltina, D., & Grislis, Z. (2018). Molecular genetics analysis of milk protein gene polymorphism of dairy cows and breeding bulls in Latvia. Agronomy Research, 16(3), 900-909. doi: 10.15159/ AR.18.084.
[19] Sodhi, M., Kataria, R.S., Niranjan, S.K., Parvesh, K., Verma, P., Swami, S.K., Sharma, A., Bharti, V.K., Kumar, B., Iqbal, M., Rabgais, S., Kumar, P., Giri, A., Kalia, S., Gagoi, S., Sarangi, P.P., & Mukesh, M. (2021). Sequence Characterisation and Genotyping of Allelic Variants of Beta Casein Gene Establishes Native Cattle of Ladakh to be a Natural Resource for A2 Milk. Defence Life Science Journal, 3(2), 177-181. doi:10.14429/dlsj.3.12574.
[20] Summer, A., Di Frangia, F., Marsan, A.P., De Noni, I., & Malacarne, M. (2020). Occurrence, biological properties and potential effects on human health of β-casomorphin 7: Current knowledge and concerns. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 60, 3705-3723. doi: 10.1080/10408398.2019.1707157.
[21] Thiruvengadam, M., Venkidasamy, B., Thirupathi, P., Chung, I.M., & Subramanian, U. (2021). β-Casomorphin: A complete health perspective. Food Chemistry, 337, article number 127765. doi: 10.1016/j.foodchem.2020.127765.
[22] Vougiouklaki, D., Antonopoulos, D., Allexeli, S., & Houhoula, D. (2020). Identification of Polymorphisms of Gene CSN2 of β Casein in Greek Cow Breeds (Holstein) by Restriction Fragment Length Polymorphism. Journal of Agricultural Science, 12(11), 32-39. doi: 10.5539/ jas.v12n11p32.
[23] Yamada, A., Sugimura, M., & Kuramoto, T. (2021). Genetic polymorphism of bovine betacasein gene in Japanese dairy farm herds. Animal Science Journal, 92(1), article number e13644. doi: 10.1111/asj.13644.