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A.- Introducción

La Genómica puede definirse como “la ciencia que estudia la estructura, función e interrelaciones entre genes individuales y el genoma en su totalidad”, instalándose en la sociedad como la ciencia del siglo XXI. El genoma es la ¨unidad biológica primaria¨ con capacidad de crear y mantener a los organismos vivos. La información conteni-da en el genoma esta codificada en el áci-do desoxirribonucleico (ADN) y dividido en discretas unidades llamadas genes. Desde medidos de los años 80 e impulsa-do por el proyecto del genoma humano, se desarrollaron una serie de tecnologías que permitieron llegar a determinar la secuencia completa del ge-noma humano en el año 2003. Posteriormente se comenzó a extender a otras especies, por ejemplo la secuencia el del ge-noma bovino fue publicado en el año 2005. Para poder arribar a este conocimiento se desa-rrollaron diferentes técnicas a nivel del ADN, entre otras, la reacción en cadena de la poli-merasa (PCR) y la fabricación de los primeros secuenciadores automáticos, que permitieron la automatización/robotización del genotipado y secuenciación de genomas grandes, posibilitando de esta manera que en la actua-lidad existan mapas genéticos en la mayoría de las especies animales. En la figura 1, se muestra un es-quema básico de cómo se rea-lizan estos estudios. Partiendo del ADN obtenido de una célula

Genómica y sucontribución a la producción ovina

Poli, M. A. Instituto de Genética “Ewald Favret”, CICVyA, INTA.CC 25 , B1712WAA- Castelar, Argentina.mail: mpoli@cnia.inta.gov.ar;

Taddeo, H.R. Estación Experimental Agropecuaria Bariloche, INTA 8400 - S.C. de Bariloche, Río Negro, Argentinamail: htaddeo@bariloche.inta.gov.ar

cualquiera (glóbulos blancos de la sangre, bulbos de folículos pilosos, etc.) mediante la reacción en cadena de la polimerasa, se obtienen millones de copias de un fragmen-to específico del ADN del animal que se desea estudiar y luego de éste ADN dupli-cado y por medio de un secuenciador au-tomático se puede obtener su composición y ordenamiento de las bases químicas que lo constituyen (Adenina, Timina, Citosina y Guanina).

Figura 1. Esquema de la reacción en cadena de la poli-merasa (PCR) y secuenciado de un fragmento de ADN.

PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa)Metodología que aumenta millones de veces un fragmento de ADN

ADN

SecuenciadorAutomatico

Secuencia de ADN

Reactivo

Ciclador Térmico

Copias de ADN

95 C55 C72 C

30cycles

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B.- Marcadores Moleculares

Los marcadores moleculares son pequeños fragmentos del ADN que presentan diferen-cias entre individuos, y estas diferencias a nivel del ADN también pueden estar aso-ciadas o ser responsables directamente de las diferencias que observamos entre indi-viduos (diferencias fenotípicas). Como su nombre lo indica, un marcador molecular sirve para marcar un fragmento de ADN, es decir, indicar un punto de referencia en el genoma que se hereda y puede ser seguido en las descendencias o generaciones de los animales. La identificación y ubicación en el genoma de estos marcadores, ha permiti-do la elaboración de mapas genéticos en la mayoría de las especies de animales. En la actualidad los marcadores a nivel del ADN más difundidos son los Microsatélites (secuencias cortas entre 2 y 6 pares de base repetidas en tándem) y los SNP (Single Nu-cleotide Polymorphisms). Estos marcado-res han sido y son la base de los principales estudios que tienen directa aplicación en el campo de la producción agropecuaria.

C .- Principales áreas deutilización de los marcadoresmoleculares en animales.

1. Identificación individual-pruebas de paternidad

Si bien la identificación de animales por me-dio de métodos de laboratorio, comienza en la década de 1930 con la utilización de los grupos sanguíneos en bovinos, actualmen-te se utilizan marcadores moleculares para la determinación de la filiación. Esta es una necesidad que se instala a partir del uso masivo de la inseminación artificial y cuan-do las pruebas de progenie comenzaron a expandirse, primero en bovinos lecheros y luego en bovinos de carne, ovinos y capri-nos. Actualmente, la International Society for Animal Genetics (ISAG – www.isag.org.uk), lleva a cabo cada dos años, pruebas

comparativas entre los laboratorios que rea-lizan identificación en animales, entre ellos ovinos, con el objeto de estandarizar los protocolos, nomenclatura y procedimientos de genotipado para que los resultados de los diferentes laboratorios puedan ser com-parables. Esto significa que, por ejemplo, si un carnero fue analizado para determinar su patrón de ADN en un país y su semen es vendido a otro país, las crías deben poseer un patrón de ADN que sea compatible con ese padre. El comité de ovinos de la ISAG en la actualidad esta liderado por Jill Maddox (Universidad de Melbourne - Australia) y fue quien estuvo a cargo de la última Prueba Comparativa que se llevó a cabo en marzo del 2008. Durante la XXXI Conference of the International Society for Animal Genetics (julio de 2008) se presentaron y discutieron los resultados y de la misma participaron 24 laboratorios de todo el mundo, entre los cuales estuvo el Laboratorio del Instituto de Genética del INTA Castelar.

2. Detección de rasgos y defectos hereditarios.

Los defectos hereditarios que afectan en general a los animales son relativamente comunes y pueden ser económicamente importantes tanto a nivel de rodeos y/o ma-jadas en particular, a nivel de país o bien a nivel mundial. La OMIA-Online Mendelian Inheritance in Animals (http://omia.angis.org.au) es una base de datos donde se recopi-la información sobre defectos hereditarios y rasgos en mas de 135 especies animales, cuyo responsable es el Profesor F. Nicholas de la Universidad de Sydney, Australia. La base de datos actualmente (octubre 2008) contiene información y referencias textuales de las características hereditarios y accesos a sitios y registros relevantes como el Pub Med y Gene del NCBI (National Center for Biotechnology Information).En ovinos están descriptas 186 caracterís-ticas hereditarios, de las cuales 68 son atri-buidas a genes simples, 17 están caracteri-zados a nivel molecular y muchas de ellas son consideradas como potenciales mode-los para el estudio de enfermedades en hu-manos. Entre las características hereditarias

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a nivel del ADN se encuentran algunas rela-cionadas a aspectos productivos (gen Bo-oroola, Irvendale, hipertrofia muscular en la raza Texel, etc.) y otros defectos hereditarios (hipotricosis, condrodisplasia, etc.). El rápido avance de los conocimientos a ni-vel genómico ha permitido no solo aumentar la precisión en el diagnóstico para alguno de ellos (i.e. la deficiencia en la enzima alfa glucosidasa en bovinos, que hasta pocos años se diagnosticaba solamente por los niveles enzimáticos) sino que ha permitido el hallazgo de sus mutaciones causales, y establecer por lo tanto estrategias para su erradicación.El screening o monitoreo genético con el ob-jeto de controlar y evitar la difusión masiva de un defecto hereditario tiene un amplio po-tencial de uso en el campo de la producción animal. Esto es debido a que la reproducción animal es controlada, los intervalos genera-cionales son relativamente cortos y que el conjunto de una raza puede ser grandemen-te influenciada por la naturaleza jerárquica de la cría animal donde unos pocos machos

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son usados masivamente vía inseminación artificial. Por lo tanto, la contribución de he-rramientas moleculares que permitan detec-tar precozmente defectos hereditarios en reproductores es importante.

3. Loci de rasgos cuantitativos-QTL. Utilización en programas de mejoramiento.

La mayoría de los esquemas de selección se basan en la teoría de la genética cuantitati-va. Esta teoría asume que la mayoría de los caracteres de importancia económica están determinados por infinitos genes, cada uno de ellos teniendo un pequeño efecto sobre el carácter. Bajo este modelo la selección es un tipo de proceso donde los genotipos son progresivamente modificados pero sin un conocimiento real del número de genes, localización, efectos y frecuencias de los alelos favorables. El desarrollo de técnicas a nivel molecular como las ya descriptas anteriormente, junto con otras tecnologías, ha permitido detectar con diferente nivel de resolución la posición

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y el efecto sobre los fenotipos de estas “re-giones” o genes. A estas “regiones”, cuyas variantes alélicas tienen efecto aditivo sobre un fenotipo, se los denomina loci de carac-teres cuantitativos (Quantitative Trait Loci-QTL). Existen varias metodologías y pasos lógicos para la detección de QTL y la mayo-ría están basadas en el concepto de “des-equilibrio de ligamiento” (DL). En otros tér-minos, si un alelo de un marcador molecular está ligado a un alelo del QTL, bastará con

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detectar la presencia del alelo del marcador para localizar al QTL.En la figura 2, se esquematizan las etapas para la detección de un QTL y el nivel de resolución al cual se puede llegar, esto es, desde la identificación de marcadores liga-dos al QTL, (región cromosómica amplia), mapeo fino (región cromosómica acotada) y mutación responsable del rasgo fenotípico de interés.

Figura 2. Etapas de la detección de QTL: desde un segmento cromosómico a la mutación causal.

Adaptado de Gautier col. (2006) 8th WCGALP Brazil (21-573-814).

Desde comienzo del año 2008 se ha incor-porado a una base de datos de QTL en ani-males, una sección donde se recopilaron to-dos los datos sobre QTL publicados en los últimos 10 años en ovinos (SheepQTLdb). Este conjunto de datos y sus herramientas periféricas hacen posible comparar, confir-mar y localizar sobre los cromosomas ovi-nos la localización mas factible de genes responsables de rasgos cuantitativos de importancia económica para la producción ovina. Actualmente (octubre 2008), la base

de datos cuenta con 53 QTL en ovinos des-criptos en 14 publicaciones que involucran a 28 rasgos o características fenotípicas. La incorporación de la información molecu-lar en los actuales esquemas de selección presenta varias alternativas, desde una selección asistida por marcadores (Marker Assisted Selection-MAS), o el uso de la mu-tación causal, es decir la selección asistida por genes (Gene Assisted Selection-GAS). Una última alternativa, propuesta desde hace ya algunos años, es la selección genó-

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mica (Genomics Selection-GS), que consi-dera simultáneamente múltiples loci detec-tados en mapas muy densos a lo largo de todo el genoma.Si bien existen múltiples avances realizados en animales experimentales sobre la bús-queda y confirmación de QTL en ovinos, aún la implementación de las estrategias de selección asistidas mencionadas, es in-cipiente. Sin embargo, en bovinos lecheros ya han comenzado esquemas de selección incorporando información a nivel molecular con resultados muy promisorios a nivel pú-blico y privado. En el país, se han comenzado a realizar tra-bajos tendientes a la detección de QTL aso-ciados a características de la lana, carne y resistencia a enfermedades, especialmen-te relacionados a parásitos internos. Estos trabajos se desarrollan en el INTA, tomando parte las EEA Bariloche, Anguil, Concep-ción del Uruguay, Mercedes y el Instituto de Genética.En un primer trabajo, en el cual se anali-zaron regiones de cuatro cromosomas, se detectaron QTL que afectan el diámetro de

fibra, rinde al lavado, resistencia a la trac-ción, largo de mecha, peso de vellón (sucio y limpio) y la relación diámetro/largo de me-cha entre otros. También otros posibles QTL fueron detectados asociados a la velocidad de crecimiento. Es de esperar que la combinación de la ge-nética cuantitativa y la molecular, en conjun-to con otras disciplinas como la estadística y la bioinformática, permita un rápido avance en esta tarea de asociar fenotipos con va-riaciones a nivel molecular y de este modo determinar la “arquitectura” o determinismo genético de los principales caracteres de interés productivo. Esta información puede realizar una importante contribución a la op-timización de las evaluaciones genéticas y a las estrategias de selección debido a que se podría incrementar la precisión en la selec-ción, aumentar el beneficio en la selección de caracteres de baja heredabilidad, limita-dos a un sexo y/o de aquellos de expresión tardía (ej: longevidad), permitiendo acortar los intervalos generacionales y aumentar la ganancia genética.

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