Analysis of DNA sequence variants in candidate genes for bovine spongiform encephalopathy (BSE) susceptibility located in a QTL region on bovine chromosome 17q23-q24
Die Analyse der DNA-Sequenz-Varianten in Kandidatengenen für Bovine Spongiforme Enzephalopathie (BSE) Empfindlichkeit liegt in einer QTL-Region auf Chromosom 17q23 Rinder-q24
by Rifat Morina
Date of Examination:2009-11-19
Date of issue:2010-02-08
Advisor:Prof. Dr. Dr. Bertram Brenig
Referee:Prof. Dr. Dr. Bertram Brenig
Referee:Prof. Dr. Christoph Knorr
Referee:Prof. Dr. Dr. Matthias Gauly
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
Bovine spongiform encephalopathy (BSE) belongs to a group of diseases called transmissible spongiform encephalopathies (TSE). With the occurrence of the BSE crisis, several studies have been started to evaluate sequence variabilities in the prion protein gene (PRNP) to assess their possible associations with BSE. In contrast to sheep, goat and humans no polymorphisms in the coding sequence of PRNP leading to a susceptibility/resistance towards TSE have been reported in cattle. However, promising associations between polymorphisms in the regulatory region of PRNP and the disease have been reported. In parallel to these investigations, several genome-wide DNA marker scans have been reported and QTL regions that are significantly associated with BSE susceptibility/resistance (BTA 17 and X/Yps) were detected. The project focused on the molecular analysis of functional and positional candidate genes located in the bovine QTL region on BTA 17q23-q24. The genes RNP24 (coated vesicle membrane protein), PITPNM2 (phosphatidylinositol transfer protein, membrane-associated 2), PSMD9 (proteasome, 26S subunit, non-ATPase, 9), and B3GNT4 (UDP-Gal beta-1,3- N-acetylglucosaminyltransferase 4) were analyzed. In addition CHST8 (carbohydrate Nacetylgalactosamine 4-0, sulfotransferase 8) was analyzed as candidate gene for BSE susceptibility, which is not part of QTL region, but was found to display a 17-fold downregulation of expression in cells infected with scrapie. DNAs from case and control cattle (Holstein Friesian, German Simmental, and Brown Swiss) were genotyped for mutations in RNP24, PITPNM2, PSMD9, B3GNT4, and CHST8. The screen for SNPs included all exons, exon-intron splice junctions and 1 to 2 kb of the 5`-flanking region for each gene. Only one polymorphism was non synonymous (SNP in B3GNT4: p.His3Arg), all others were synonymous. The association analysis results indicated that the sequence variants (g.55191700C>T; g.55201759C>T; g.56110484G>A) in Holstein Friesian, sequence variants (g.54756194T>C; g.54755280G>A; g.55855523T>C; g.56110399T>G) in German Simmental, and sequence variants (g.54755280G>A; g.54754830G>A; g.55123115A>G; g.55123252G>A; g.55178941C>T; g.55191700C>T; g.55195765T>C; g.55198570C>T; g.55201759C>T; g.37254017G>T) in Brown Swiss showed significant associations with BSE susceptibility/resistance.
Keywords: BSE; Candidate gene; HOlstein Friesian; Germann Simmental; Brown Swiss
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Die bovine spongiforme Enzephalopatie (Bovine Spongiform Encephalopathy - BSE) gehört zu der Gruppe der übertragbaren spongiösen Enzephalopathien (Transmissible Spongiform Encephalopathies TSE). Mit dem Aufkommen der BSE-Krise in Europa wurden verschiedene Studien durchgeführt, um mögliche Zusammenhänge zwischen Polymorphismen des Prion Protein Gens (prion protein gene - PRNP) und BSE aufzuzeigen. Im Gegensatz zu Schafen, Ziegen und Menschen wurde bei Rindern bisher kein Polymorphismus in der kodierenden Region des PRNPs identifiziert, der zu einer TSE-Prädisposition oder -Resistenz führt. Allerdings konnten vielversprechende Zusammenhänge zwischen Varianten in regulatorischen Bereichen des PRNP Gens (Promotor, Intron 1) und der Krankheit aufgezeigt werden. Weiterhin wurden parallel zu diesen Analysen verschiedene, das gesamte Genom umfassende, Marker-Scans durchgeführt, bei denen signifikante Assoziationen zwischen chromosomalen Regionen auf BTA17 und BTAX/Yps und der Prädisposition oder Resistenz gegenüber BSE ermittelt wurden. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die molekulare Analyse von funktionellen und positionellen Kandidaten-Genen in der QTL Region BTA17q23-q24. Die Gene RNP24 (coated vesicle membrane protein), PITPNM2 (phosphatidylinositol transfer protein, membrane-associated 2), PSMD9 (proteasome, 26S subunit, non-ATPase, 9) und B3GNT4 (UDP-Gal beta-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase 4) wurden analysiert. Zusätzlich wurde CHST8 (carbohydrate N-acetylgalactosamine 4-0, sulfotransferase 8) als Kandidaten-Gen einer Prädisposition für BSE analysiert. CHST8 befindet sich zwar nicht in einer der QTL Regionen, seine Expression ist jedoch in Scrapie-infizierten Zellen ca. 17-fach herunterreguliert. DNA von erkrankten Tieren und Kontrolltieren (Holstein Friesian, Deutsches Fleckvieh und Brown Swiss) wurde auf Mutationen in den Genen RNP24, PITPNM2, PSMD9, B3GNT4 und CHST8 überprüft. Die Untersuchung umfaßte alle Exons, Exon-Intron Spleißübergänge und ca. 1-2 kb des 5`-Bereiches jedes Gen! s. Nur ein Polymorphismus war nicht synonym (SNP in B3GNT4: p.His3Arg). Bei allen anderen Polymorphismen handelte es sich um stille Mutationen. Die Ergebnisse der Assoziationsanalyse zeigen, dass die Sequenzvarianten (g.55191700C>T; g.55201759C>T; g.56110484G>A) bei Holstein Friesian, die Sequenzvarianten (g.54756194T>C; g.54755280G>A; g.55855523T>C; g.56110399T>G) beim Deutschem Fleckvieh und die Sequenzvarianten g.54755280G>A; g.54754830G>A; g.55123115A>G; g.55123252G>A; g.55178941C>T; g.55191700C>T; g.55195765T>C; g.55198570C>T; g.55201759C>T; g.37254017G>T) bei Brown Swiss signifikante Assoziationen zu einer Prädisposition/Resistenz gegenüber BSE aufweisen.
Schlagwörter: BSE; Kandidatengene; Holstein Friesian; German Simmental; Brown Swiss