Frecuencia alélica del gen de la k-caseína bovina en un rebaño Frisón Negro Chileno
Enviado por R. Felmer, B. Q.
RESUMEN: La caseína es la principal proteína presente en la leche de bovinos. Está constituida por una familia de proteínas, que a su vez existen en varias formas moleculares. Variantes genéticas de estas proteínas se han asociado a la calidad y cantidad del queso obtenido con este tipo de leche.
El objetivo del presente estudio tuvo por finalidad establecer las metodologías de trabajo que permitan la identificación de las formas alélicas prevalentes de la k-caseína para ser aplicadas al mejoramiento genético y avanzar en la selección de caracteres de importancia económica en el ganado lechero. Junto con ello, determinar la frecuencia genotípica y alélica de este gen en el rebaño de pedigree de Carillanca.
En este trabajo se utilizó el procedimiento de amplificación por PCR para determinar la frecuencia alélica del gen de la k-caseína bovina en un rebaño de bovinos Frisón Negro Chileno. Se amplificó por PCR un fragmento de 350 pb del gen bovino de la k-caseína. El alelo A presenta 2 sitios de reconocimiento para la enzima de restricción HINF I, uno en la posición 134 y un segundo sitio en la posición 266. El alelo B presenta sólo este último. Así, la digestión con HINF I del alelo A origina bandas de 84, 132 y 134 pb respectivamente y la digestión del alelo B, produce bandas de 84 y 266 pb respectivamente.
La distribución de los diferentes genotipos en esta raza lechera varió levemente con respecto a los estudios realizados en Dinamarca y EE.UU., sin embargo, la frecuencia alélica de cada gen no se diferencia mayormente.
Palabras claves: k-caseína, PCR, genotipo.
SUMMARY: Allelic frequency of the bovine k-casein gen in a Frisón Negro Chileno dairy herd
Caseins are a family of milk proteins that exist in several molecular forms and are the main proteins present in the bovine milk. Genetic variants of these proteins have been associated with the quality and quantity of cheese derived from milk. Genotypes of 278 Frisón Negro Chileno cows were determined for k-casein by restriction fragment length polymorphism analysis of amplified DNA. A 350 bp fragment of the genomic bovine k-casein gene was amplified by PCR. Two HINF I sites were found in the amplified fragment of allele A, one at position 134 and one at position 266; only the latter site is present in allele B. Thus, digests of alleles A yielded 84 bp and 132/134 bp bands and digests of alleles B resulted in 84 bp and 266 bp bands. These bands, and thus genotypes AA, AB and BB, were recognised by agarose gel electrophoresis and ethidium-bromide staining. This technique was used to determine the k-casein allelic frequency in a Frisón Negro dairy herd.
The distribution of genotypes was slightly different, and the gene frequencies similar to those reported in the literature.
This molecular genetic technique based on molecular markers allows direct genotyping for milk k-casein with certainty and accuracy in bulls and females to be used in programs of dairy cattle improvement. Therefore, an early and precise identification of milk protein genotypes should have a direct impact on dairy cattle breeding strategies.
Key words: k-casein, PCR, genotype.
Introducción
El mejoramiento de la calidad de la leche y sus propiedades de elaboración es una meta que desde hace muchos años encaran diferentes grupos de investigadores distribuidos en todo el mundo (Aschaffenburg, 1968; Grosclaude, 1988).
En Chile, el rubro leche juega un rol preponderante en el sector silvoagropecuario, estimándose que el 49.4% de la producción de leche de la IX y X Regiones se destina a producción de quesos y leche en polvo (ODEPA, 1997). Por lo tanto, para estas regiones el contenido de sólidos de la leche y particularmente la fracción proteica debiera tener prioridad dentro de los planes de mejoramiento bovino. Por otra parte, debido a los efectos perjudiciales que se asumen para la salud humana a consecuencia del alto consumo de grasas y colesterol, los cánones de consumo están marcando una clara tendencia a la disminución del contenido de grasas y a un aumento en el contenido y calidad proteica de la leche (Bradley, 1989; Hettinga, 1989). Actualmente, el 95% de las proteínas de la leche bovina han sido caracterizadas y clasificadas de acuerdo a sus propiedades bioquímicas. La caseína ha sido la más estudiada y es la proteína de mayor importancia para la industria lechera. Comprende cuatro principales familias de polipéptidos: αs1, αs2, β y κ representando cerca del 80% del total de las proteνnas de la leche (Stewart y col., 1984). El 20% restante corresponde a las dos principales proteínas del suero, α-lactoalbúmina y β-lactoglobulina. (Jenness, 1996). A su vez, cada una de estas proteínas posee diferentes variantes alélicas que son el resultado de la sustitución de unos pocos aminoácidos dentro de la secuencia proteica (Aschaffenburg, 1968). Tales variantes alélicas están estrechamente relacionadas con la calidad de la leche y especialmente con sus propiedades de elaboración. De esta forma, en el caso de la κ-caseνna, la variante alélica B está asociada con un incremento en el rendimiento de los quesos. Así, quesos producidos con este tipo de leche poseen un mayor contenido proteico, mayor rendimiento y mejor calidad que aquellos quesos producidos desde leches que poseen la variante alélica A. Tecnológicamente, en la elaboración de quesos, en base a leche con la variante alélica B de la κ-caseína, se produce una cuajada más firme, hay un menor tiempo de coagulación y un mayor rendimiento bruto de queso.
Las diferentes variantes genéticas de caseína son controladas por genes autosómicos, los cuales son transmitidos desde los padres a la descendencia en forma mendeliana (Aschaffenburg, 1968). En el caso de la κ-caseína, los bovinos heredan de cada progenitor un alelo A o B, conformándose así los genotipos homocigotos AA o BB, y el genotipo heterocigoto AB. Para poder seleccionar los toros en base a estos genotipos se utilizan pruebas de progenie muy extensas y que en general demandan entre 6 y 7 años (Medrano y Córdova, 1990). El prolongado período de tiempo requerido para tales propósitos hace poco práctico establecer programas de mejoramiento genético conducentes a incrementar la frecuencia génica de algún alelo deseado en la población. Aún más, la caracterización genotípica en las hembras se limita al período de lactancia, por lo que indefectiblemente debe esperarse a contar con animales adultos para poder estudiar los perfiles electroforéticos de las proteínas de la leche. (Schmidt, 1964). Con el advenimiento de tecnologías de punta, como la amplificación in vitro de ADN (PCR) "Polimerase Chain Reaction" (Mullis y Falloona, 1987; Saiki y col., 1988), actualmente es factible analizar directamente el genoma, lo que permite identificar en forma precisa las diferentes formas alélicas en el ganado lechero .
El objetivo del presente trabajo tiene por finalidad establecer en Chile las metodologías de trabajo que permitan la identificación de las formas alélicas prevalentes de la k-caseína para ser aplicadas al mejoramiento genético y para avanzar en la selección de caracteres de importancia económica en el ganado lechero. Junto con ello determinar la frecuencia genotípica y alélica de este gen en el rebaño de pedigree de Carillanca.
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