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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.74.2023.tde-05022024-163215
Document
Author
Full name
Danielle de Cássia Martins da Fonseca
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2023
Supervisor
Committee
Vidal, Ana Maria Centola (President)
Balieiro, Júlio César de Carvalho
Júnior, José Esler de Freitas
Rotta, Polyana Pizzi
Souza, Bruna Maria Salotti de
Title in Portuguese
Estudo dos alelos A1 e A2 para o gene da β-caseína sobre a produção, composição e frações proteicas do leite de vacas da raça Holandesa
Keywords in Portuguese
Abundância
Genótipos
Metabolismo
Proteoma
Abstract in Portuguese
O objetivo do presente foi estudar os desdobramentos polimórficos dos alelos A1 e A2 para o gene da β-caseína em vacas da raça Holandesa submetidas às mesmas condições nutricionais e ambientais, sobre metabólitos (energéticos, enzimáticos e nitrogenados), composição do leite, contagem de células somáticas, média de produção de leite diária e dias em lactação e estudar o polimorfismo dos alelos A1 e A2 sobre as frações de caseína e proteínas séricas e correlacioná-las com características fenotípicas. Foram utilizadas 18 vacas da raça Holandesa dos três genótipos (6 A1A1; 6 A1A2; 6 A2A2) e as coletas de leite ocorreram durante a ordenha, as de sangue ocorreram por punção da artéria ou veia coccígea e as de urina mediante micção espontânea ou provocada por estímulos com massagens na região perivulvar. Para o estudo das características fenotípicas, foram determinados metabólitos (energético, enzimáticos e nitrogenados) no leite, sangue e urina, que foram realizados por meio das concentrações de glicose, gama glutamil transferase, aspartato amino transferase, uréia e nitrogênio ureico no plasma, uréia e nitrogênio ureico no leite, nitrogênio urinário e nitrogênio ureico na urina. Também foram realizadas análises de composição (teor de gordura, teor proteína, teor de lactose, teor de sólidos totais, teor de sólidos não gordurosos), contagem de células somáticas, média de produção de leite durante 30 dias e dias em lactação. Para o estudo da proteômica foi utilizada a eletroforese bi-dimensional (2-DE) e a cromatografia líquida de alta performance acoplada ao espectrômetro de massas (HPLC/MS). O delineamento experimental adotado foi inteiramente casualizado em que os genótipos foram analisados como variáveis independentes e metabólitos, composição e contagem de células somáticas do leite e a produção e dias em lactação foram analisados como variáveis dependentes. As intensidades dos volumes de expressão normalizados (IVEN) obtidas para cada spot foram utilizadas como variáveis dependentes nas análises proteômicas. Neste caso, utilizou-se um modelo linear misto considerando os genótipos (A1A1, A1A2 ou A2A2) como efeito fixo e os efeitos aleatórios amostras dentro de cada tratamento e o resíduo. Para avaliação das proteínas diferencialmente abundantes (DAP) significativas com as características fenotípicas avaliadas, foram utilizadas análises de correlações momento-produto de Person, por meio do procedimento CORR. Todas as análises foram realizadas no programa computacional Statistical Analysis System® versão 9.4. Nas condições que o experimento foi desenvolvido, conclui-se que para metabólitos não foram encontradas diferenças entre os genótipos A1A1, A1A2 e A2A2, apenas o genótipo A2A2 foi associado com as maiores médias de concentração de glicose. Para composição e CCS do leite, não foram observadas diferenças entre os três genótipos, assim como para as características de produção e dias em lactação. Também foram identificadas frações de αS1-caseína, αS2-caseína, β-caseína, κ-caseína, α-la e β-lg, sendo as mesmas diferencialmente abundantes nos genótipos A1A1, A1A2 e A2A2. Nas frações de caseína, para αS1-caseína houve maior abundância nos homozigotos, para αS2-caseína foi maior no genótipo A2A2, para β-caseína a maior abundância ocorreu no genótipo heterozigoto, porém para κ-caseína a abundância oscilou entre os três genótipos, e para as frações de proteínas séricas, a α-la foi maior no genótipo A2A2 e β-lg variou entre os três genótipos. Ao relacionar as informações contidas no genoma das vacas com as informações do proteoma das amostras de leite, observou-se associação moderada e forte entre as concentrações de glicose sanguínea, ureia e nitrogênio ureico no leite com abundância das frações αS1-, β- e κ-caseína. Também foi observado uma associação moderada entre os teores de lactose e dias em lactação com a abundância da proteína sérica α-la. Conclui-se com esses resultados, que o polimorfismo no gene CSN2, possivelmente pode estar envolvido em variações qualitativas e quantitativas do perfil proteico do leite de vacas da raça Holandesa submetidas às mesmas condições nutricionais e ambientais e com algumas características fenotípicas.
Title in English
Study of the A1 and A2 alleles for the β-casein gene on the production, composition and protein fractions of milk Holstein cows
Keywords in English
Abundance
Genotypes
Metabolism
Proteome
Abstract in English
The aim of this study was to study the polymorphic adjustments of the A1 and A2 alleles for the β-casein gene in Holstein cows experiments under the same nutritional and environmental conditions, on metabolites (energetic, enzymatic and nitrogenous), of the milk, somatic cell count, average daily milk production and days in lactation and study the polymorphism of the A1 and A2 alleles on casein and serum protein fractions and correlate them with phenotypic traits. Eighteen Holstein cows of the three genotypes (6 A1A1; 6 A1A2; 6 A2A2) were used and the milk collections occurred during milking, the blood collections occurred by puncture of the coccygeal artery or vein and the urine collections by urination or appeared by stimuli with massages in the perivulvar region. For the study of phenotypic characteristics, metabolites (energetic, enzymatic and nitrogenous) were determined in milk, blood and urine, which were carried out through the concentrations of glucose, gamma glutamyl transferase, aspartate aminotransferase, urea and urea in plasma, urea and urine ureic in milk, urination and ureic urination. Composition analyzes (fat content, protein content, lactose content, total solids content, non-fat solids content), somatic cell count, average milk production during 30 days and days in lactation were also performed. For the study of proteomics, two-dimensional electrophoresis (2-DE) and high-performance liquid chromatography coupled to a mass spectrometer (HPLC/MS) were used. The adopted experimental design was completely randomized in which the genotypes were analyzed as independent variables and metabolites, composition and somatic cell count of milk and production and days in lactation were analyzed as dependent variables. The intensities of the normalized expression volumes (IVEN) transited for each spot were used as dependent variables in the proteomic analyses. In this case, a mixed linear model was used considering the genotypes (A1A1, A1A2 or A2A2) as a fixed effect and the random effects selected within each treatment and the residue. For the evaluation of differential abundant proteins (DAP) considerations with the phenotypic characteristics evaluations, Person moment-product correlation analyzes were used, through the CORR procedure. All analyzes were performed using the Statistical Analysis System® version 9.4 computer program. Under the conditions in which the experiment was developed, it was concluded that for metabolites there were no differences between the A1A1, A1A2 and A2A2 genotypes, only the A2A2 genotype was associated with the highest mean glucose concentrations. For milk composition and SCC, no differences were observed between the three genotypes, as well as for production characteristics and days in lactation. Fractions of αS1-casein, αS2-casein, β-casein, κ-casein, α-la and β-lg were also identified, with the same differentials being abundant in the A1A1, A2A2 and A1A2 genotypes. In the casein fractions, for αS1-casein there was greater abundance in homozygotes, for αS2-casein it was greater in the A2A2 genotype, for β-casein the greater abundance occurred in the heterozygote genetype, but for κ-casein the abundance oscillated between the three genotypes, and for serum protein fractions, α-la was higher in the A2A2 genotype and β-lg varied among the three genotypes. By relating the information contained in the genome of the cows with the information from the proteome of the milk samples, a moderate and strong association was observed between the concentrations of blood glucose, urea and ureic expression in milk with abundance of the fractions αS1-, β- and κ-casein. A moderate association was also observed between lactose contents and days in lactation with an abundance of serum α-la protein. It was concluded with these results that the polymorphism in the CSN2 gene may possibly be involved in qualitative and quantitative variations in the protein profile of milk from Holstein cows that underwent the same nutritional and environmental conditions and with some phenotypic characteristics.
 
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Publishing Date
2024-02-06
 
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