Diverzita vybraných složek Toll signální dráhy v systému přirozené imunity u českého strakatého skotu

Bc. Ladislav Tichý

Master's thesis

Diversity of the selected components of Toll signalling pathway in the innate immunity system of Czech Red Pied cattle

Abstract:

Diverzita ve vybraných genech systému přirozené imunity u českého strakatého skotu (ČESTR) byla dokumentována pomocí resekvenování populačního vzorku DNA. Vzorek zahrnoval DNA ze souboru 164 býků, kteří reprezentují genofond plemene. Byly vybrány geny IRAK1 a IRAK4 jako klíčové geny signální dráhy od Toll-like receptorů a pro porovnání gen MAL, který se podílí na vývoji T buněk v systému adaptivní imunity. Směs amplikonů o délce 1500 bp pokrývajících celé geny či jen exonovou oblast v případě MAL byla resekvenována technologií PacBio. Porovnáním s referenční sekvencí skotu UMD_3.1.1, statistickým vyhodnocením a případně i shodou s veřejnou databází polymorfismů bylo určeno 17 (z toho 12 nových), 15 (z toho 3 delece, 7 nových) a 2 polymorfismy pro IRAK1, IRAK4 a MAL v populaci ČESTR. Pro sledování u jednotlivých zvířat bylo navrženo 18 genotypovacích reakcí typu extenze primeru ve třech sadách – multiplexech pro souběžné provedení. U sledovaných býků byly určeny genotypy pro polymorfismy 5431G>A a 5452G>A v IRAK1 a 23687del-4 v IRAK4 jako předpoklad pro plánovanou asociační studii. Bioinformatické hodnocení funkčních dopadů polymorfismů v populaci ČESTR identifikovalo pouze jednu nesynonymní mutaci 5131A>G u IRAK1 (40,132,145 na chromozomu X) vedoucí k záměně Val252Ala s předpokládaným přímým účinkem na funkci proteinového produktu. Pro případné efektivní využití těchto genů v rezistenčním šlechtění by musela být diverzita v populaci ČESTR zvýšena introgresí z celkového genofondu tura domácího.

Abstract:

Diversity in the selected genes of the innate immunity system of the Czech Red Pied cattle (CRP) was documented with resequencing of a population DNA sample. The population sample comprised DNA from a set of 164 bulls that represent the gene pool of the breed. Genes IRAK1 and IRAK4 were chosen as the key genes for the signalling pathway of Toll-like receptors. For comparison, gene MAL was included into the study. MAL participates in the development of T-cells of the adaptive immunity system. The mixture of amplicons with average length 1500 bp and covering the whole genes or only exon regions in the case of MAL was resequenced with PacBio technology. Comparison of reads with the bovine reference sequence UMD_3.1.1, statistical evaluation and potential match with public polymorphism database determined 17 (including 12 novel), 15 (3 deletions, 7 novel) and 2 polymorphisms for IRAK1, IRAK4 and MAL, respectively. For genotyping of individual animals, 18 reactions of primer extension type in three multiplexes for a simultaneous set up were designed. In the studied set of bulls, the genotypes for the polymorphisms 5431G>A and 5452G>A in IRAK1 and 23687del-4 in IRAK4 were determined as a part of the planned association study. Bioinformatic evaluation of the functional impacts of the polymorphisms found in the CRP population identified only one non-synonymous mutation 5131A>G in IRAK1 (40,132,145 in chromosome X) that leads to a substitution Val252Ala with an assumed direct effect on the protein product function. The potential effective exploitation of the studied genes in the breeding for infection resistance would require increase in the diversity of the CRP population by introgression from the global gene pool of cattle.

Keywords

skot, přirozená imunita, Toll-like receptory, diverzita, sekvenování

Keywords

cattle, innate immunity, Toll-like receptor, diversity, sequencing

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: doc. Dr. Ing. Pavel Vejl

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Biotechnology / Biotechnology and Animal Breeding