CorRSIV, po raz pierwszy odkryte u ludzi, obecnie spotykane u bydła

Badanie opublikowane w Biologia genomu otwiera nowe możliwości poprawy efektywności produkcji w hodowli bydła i potencjalnie szerzej w hodowli zwierząt. Zespół naukowców z Baylor College of Medicine, Cornell University i USDA odkrył, że bydło, podobnie jak ludzie, jest zakażone wirusami CoRSIV.

CoRSIV to regiony genomu zawierające markery chemiczne w DNA, które dostarczają informacji umożliwiających rolnikom przewidywanie i selekcję pożądanych cech bydła, takich jak produkcja mleka, płodność samic i odporność na choroby.

„Większość ludzi wie, że każda osoba ma unikalny zestaw genów lub genomu, ale mniej znane jest to, że ekspresja tych genów jest regulowana przez system molekularnych oznaczeń w DNA – epigenetykę – która informuje różne komórki w organizmie, które geny mają włączać i wyłączać” – powiedział współautor do korespondencji, dr Robert A. Waterland, profesor pediatrii i żywienia w Centrum Badań nad Żywieniem Dzieci USDA/ARS firmy Baylor.

„Koncentrujemy się na metylacji DNA — dodaniu grup metylowych, najbardziej stabilnym znaku epigenetycznym. Różnice w metylacji DNA między ludźmi mogą wpływać na ryzyko chorób”.

W 2019Waterland i jego współpracownicy odkryli, że ludzki genom zawiera specjalne regiony zwane CoRSIV – skorelowane regiony systemowej zmienności międzyosobniczej.

W CoRSIV poziomy metylacji DNA różnią się u ludzi, ale są spójne w różnych tkankach każdej osoby. Oznacza to, że metylację CoRSIV można mierzyć w łatwo dostępnych tkankach, takich jak krew, dostarczając informacji na temat regulacji epigenetycznej w narządach wewnętrznych, takich jak mózg, jajniki czy wątroba.

W ich wcześniejszych pracach wykazano obecność prawie 10 000 wirusów CoRSIV w ludzkim genomie i zasugerowano, że badanie tych nowych regionów stanowi skuteczną metodę odkrywania epigenetycznych przyczyn chorób. Rzeczywiście, CoRSIV powiązano już z różnymi skutkami zdrowotnymi w tym nowotwory, czynność tarczycy, funkcje poznawcze, cukrzycę typu 2, rozszczep podniebienia, schizofrenię, otyłość u dzieci i zaburzenia ze spektrum autyzmu.

W bieżącym badaniu naukowcy sprawdzili, czy bydło również ma wirusa CoRSIV. Zespół przeanalizował dane dotyczące sekwencjonowania metylacji DNA całego genomu w wielu tkankach każdej z dwóch krów rasy holsztyńskiej.

„Opracowany przez nas algorytm wskazał, że bydło rzeczywiście ma CoRSIV” – powiedział pierwszy autor Wen-Jou Chang, analityk bioinformatyki w laboratorium Waterland. „Co jeszcze bardziej ekscytujące, pokazaliśmy, że bydlęce CoRSIV mają wspólne główne cechy charakterystyczne z ludzkimi, co sugeruje, że CoRSIV są prawdopodobnie obecne u innych ssaków. Trwa wyścig, aby znaleźć je u innych gatunków, takich jak konie i świnie”.

„Potwierdziliśmy nasze wyniki obliczeń poprzez analizę laboratoryjną wątroby, nerek, mózgu i tkanek krwi od 20 różnych cieląt rasy holsztyńskiej, aby potwierdzić niektóre z CoRSIV zidentyfikowanych przez Wen-Jou” – powiedział Waterland, członek Kompleksowego Centrum Onkologii im. Dana L. Duncana w Baylor . „Ta niezależna walidacja dodała ogromnej mocy badaniu”.

Współautorka do korespondencji, dr Yi Athena Ren, adiunkt na Wydziale Nauk o Zwierzętach na Uniwersytecie Cornell, powiedziała: „W ostatnich dziesięcioleciach hodowla bydła skupiała się na selekcji genetycznej, aby osiągnąć znaczny postęp w produkcji mleka. CoRSIV mogą zaoferować nowe podejście udoskonalić wybór cech pożądanych dla hodowli bydła w sposób zrównoważony, zmniejszający koszty i wpływ na środowisko.”

„Bydło CoRSIV, podobnie jak u ludzi, rozwija się we wczesnym okresie życia i utrzymuje się na stałym poziomie przez całe życie osobnika” – stwierdził Waterland.

„U nowonarodzonego bydła wzorce metylacji w podgrupach CoRSIV mogą być w stanie przewidzieć przyszłą wydajność. Mogą być powiązane z konkretnymi pożądanymi cechami, takimi jak obfita produkcja mleka, wysoka płodność samic, odporność na choroby, a nawet tolerancja na ciepło, co pomaga w selekcji poszczególnych cieląt z cechami co doprowadzi do zwiększenia produktywności.”

Naukowcy wykazali, że podobnie jak u ludzi, na metylację DNA u bydła CoRSIV wpływa środowisko wczesnego zarodka.

„To sugeruje, że dostosowanie warunków hodowli zarodków podczas rozrodu wspomaganego może zapewnić możliwości dostosowania wyników rolnictwa za pomocą inżynierii epigenetycznej” – powiedział Ren.

„Oprócz pomocy w wyborze pożądanych cech, CoRSIV mogą pomóc w zrozumieniu procesów chorobowych i indywidualnej zmienności u bydła. A jeśli, jak się spodziewamy, CoRSIV są ogólną cechą genomu ssaków, takie możliwości w rolnictwie nie ograniczają się do bydła .”