Testace mutací vybraných kandidátních genů asociovaných s hladinami androstenonu a skatolu

Ing. Kateřina Zadinová

Doctoral thesis

Testing of the mutations in selected candidate genes associated with levels of androstenone and skatole

Abstract:

Hlavní složky zodpovědné za vznik kančího pachu jsou androstenon, skatol (3methylindol) a indol. Kančí pach je ovlivněn jak vnějšími faktory (výživa, ustájení zvířat, roční období a světelný režim), tak vnitřními (geny, plemeno, pohlaví, věk, hmotnost a funkce jater). Přijatelné hladiny pro spotřebitele u dvou nejvýznamnějších složek se pohybují mezi 500 až 1000 ng/g tuku pro androstenon a 200 až 250 ng/g tuku pro skatol. Kastrace kanečků do 7 dnů po narození je nejběžnějším způsobem jak předejít vzniku kančího pachu. Další možností je využít poznatků molekulární genetiky a pokusit se výskyt kančího pachu a kančí chuti omezit pomocí genetické selekce, s využitím vhodných SNP (single nucleotide polymorphisms) v kandidátních genech, které jsou zapojeny do syntézy a metabolismu androstenonu, skatolu a indolu. Při syntéze androstenonu hrají klíčovou roli především geny řídící cytochrom P450C17 (CYP17A), cytochrom b5 (CYB5A) a dále také CYP21, CYP11A a luteinizační hormon (LHB). Metabolismus androstenonu je v první fázi ovlivněn především HSD3B, CYP17A1 a CYP21A2 a ve druhé fázi sulfotransferázami - SULT2A1, SULT2B1. Skatol vzniká při rozkladu bílkovin z aminokyseliny L-tryptofanu. Indol (2,3-benzopyrol) vzniká stejně jako skatol při rozkladu aminokyseliny L-tryptofanu v trávicím traktu monogastrů. Výsledky dosavadních studií označují hlavně dva geny CYP rodiny, které mají velice významný vliv na I. fázi metabolismu skatolu v játrech. Jedná se především o CYP2E1 a CYP2A6. Druhá fáze je ovlivněna především SULT1A1. Cílem studie bylo identifikovat potenciální kandidátní geny ovlivňující syntézu steroidních hormonů a metabolismus androstenonu a skatolu. Dále posoudit vliv polymorfismů v těchto genech na hladinu androstenonu, skatolu a indolu. A zhodnotit vliv různé hladiny androstenonu a skatolu na parametry růstu a jatečné hodnoty. Byly identifikovány geny ovlivňující hladinu androstenonu (CYP17A, CYB5, CYP21, SULT2A1, SULT2B1, HSD3B), skatolu a indolu (CYP2E1, CYP2A6, SULT1A1). V případě genu CYP2E1 byly identifikovány SNP především v promotorové oblasti (g.2412 C>T) a v exonu 9 (c.1423G>A; c.1422C>T), které průkazně ovlivňují hladinu indolu a částečně skatolu v tukové tkáni kanců.

Abstract:

The main substances responsible for the unpleasant odour are androstenone, skatole (3-methylindole) and indole. Many aspects are important in the development of boar taint, and they can be divided into two classes: external aspects such as feeding system, season, raising condition and light mode and internal aspects such as genetics, breed, sex, age, weight and liver metabolism. Acceptable levels of the two main substances differ between consumers and range from 500 to 1000 ng/g for androstenone and from 200 to 250 ng/g for skatole. The most commonly used method for boar taint elimination is the castration of male pigs untill 7 days after birth. Another way how to reduce the boar taint is the identification of candidate genes and SNPs (single nucleotide polymorphisms) that affect the androstenone andskatole levels in the adipose tissue of pigs. An important role in the biosynthesis of androstenone is played by cytochrome P450C17 (CYP17A1) and cytochrome b5 (CYB5A) and CYP21, CYP11A luteinizing hormone (LHB). During the phase I, androstenone is degraded by the HSD3B, CYP17A1 a CYP21A2. The key enzyme of the phase II is SULT2A1 and SULT2B1. Skatole is formed from the amino acid L-tryptophan during the degradation of proteins. Similarly to skatole, indole (2,3-benzopyrol) is produced by the degradation of L-tryptophan in the gastrointestinal tract (GIT) of monogastric animals. Phase I involves mainly the cytochromeP450 (CYP) family. The main genes are considered to be CYP2E1 and CYP2A6. Phase II then includes sulfoconjugation with the use of SULT1A1. The aim of this thesis was to identify potential candidate genes influencing synthesis of steroids hormon and androstenone and skatole metabolism. Further assess the influence of polymorphisms of selected candidate genes on the level of androstenone, skatole and indole. And evaluate the effect of different levels of androstenone and skatole on growth performance and carcass value. Several genes and their SNPs that significantly influence the levels of androstenone (CYP17A, CYB5, CYP21, SULT2A1, SULT2B1, HSD3B) and skatole and indole (CYP2E1, CYP2A6, SULT1A1) were identified. During the research was carried out analyse associations of four single nucleotide polymorphisms (SNPs) inthe porcine CYP2E1 gene with skatole, indole, and androstenone levels. - g.2412C > T, c.1422C > T, c.1423G > A and c.*14G > T. SNPs g.2412C > T, c.1422C > T, and c.1423G > A were associated with the levels of indole compounds in adipose tissue of boars.

Keywords

kančí pach, androstenon, skatol, kandidátní geny, CYPE1, SNP

Keywords

boar taint, androstenone, skatole, candidate genes, CYP2E1, SNP

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 8. 2017

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Roman Stupka, CSc.
• Reader: Jan Pulkrábek, externi, Aleš Knoll, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme / field:
Animal Science / Special Animal Science