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PRIORIZACIÓN DE GENES CANDIDATOS QUE INFLUYEN EN EL

TEMPERAMENTO, MEDIANTE UNA RED DE INTERACCION PROTEINA-

PROTEINA

Poster · June 2016

DOI: 10.13140/RG.2.2.14792.01282

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Estela Garza-Brenner

Autonomous University of Nuevo León

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Francisco Alejandro Paredes-Sánchez

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Williams Arellano Vera

Instituto Politécnico Nacional

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Los estudios moleculares que apoyan el control genético del temperamento del ganado bovino pueden conducir a importantes aplicaciones tanto en

producción como en el bienestar animal.

No existe mucha información sobre los genes y las vías moleculares que intervienen en la variabilidad genética que afecta a este rasgo (1).

La búsqueda de asociaciones moleculares utilizando los genes candidatos puede ser mejorada mediante el acoplamiento de diferentes strategias de

búsqueda, como los análisis de las redes de interacción, es decir, las interacciones proteína-proteína y la estrategia de asociación por culpabilidad (2).

Objetivo: Identificar y priorizar nuevos genes de las vías dopaminergica y serotoninergica con potencial de asociación al temperamento bovino.

PRIORIZACIÓN DE GENES CANDIDATOS QUE INFLUYEN EN EL TEMPERAMENTO,

MEDIANTE UNA RED DE INTERACCION PROTEINA-PROTEINAM.C. Estela Garza Brenner, M.C. Francisco A. Paredes Sánchez, M.C. Williams Arellano Vera,

Dr. G. Manuel Parra-Bracamonte, Dra. Ana María Sifuentes Rincón*

Correspondencia: A. M. Sifuentes Rincón. Laboratorio de Biotecnología Animal, Centro de Biotecnología Genómica. Instituto Politécnico Nacional. Boulevard del Maestro

esq. Elías Piña S/N, Col. Narciso Mendoza, Cd. Reynosa, Tam. C.P. 88710. Teléfono: (899) 924 36 27.

E-mail: asifuentes@ipn.mx

Palabras clave: Temperamento, genes candidatos, BosNet

Se estableció un grupo de 21 genes de referencia que, de acuerdo a lo

reportado en la literatura, participan en las vías dopaminérgica y

serotoninérgica

El grado de asociación con el temperamento (degree of association with

temperament=DAT) se calculó para cada gen con la siguiente subred.

Introducción

Metodología

𝐷𝐴𝑇 =𝑗 ∈ 𝑟𝑒𝑓 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑠

𝑊𝑖𝑗 .𝑗 ∈ 𝑟𝑒𝑓 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑠

𝑃𝑖𝑗

Donde Wij es el enlace de conexión entre las proteínas del temperamento i y las proteínas de

referencia j y Pij es el número de enlaces que conectan la proteína i y la proteína de referencia j

(excluyéndola a sí misma).

Resultados y Discusión

Agradecimientos: Los autores agradecen el apoyo otorgado por el Instituto Politécnico Nacional (proyecto SIP-IPN No. 20151289) y la beca BEIFI

otorgada a EGB.

Literatura citada

1. Mormède P. 2005. Molecular genetics of behaviour: Research strategies and perspectives for animal production. Livest Product Sci (93):15–21.

2. Paredes-Sánchez FA; Sifuentes Rincón AM; Segura Cabrera A; García Pérez CA; Parra Bracamonte GM; Ambriz Morales P. 2015. Associations of SNPs located at

candidate genes to bovine growth traits, prioritized with an interaction networks construction approach. BMC Genetics (16), 91.

3. Cooke RF. 2014. Bill E Kunkle interdisciplinary beef symposium: temperament and acclimation to human handling influence growth, health, and reproductive

responses in cattle. J Anim Sci (92), 5325–5333.

4. Smith SM; Vale WW. 2006. The role of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in neuroendocrine responses to stress. Dialog Clinic Neurosci (8), 383–395.

Vía dopaminergica Vía serotoninergica Genes candidatos Interacción ambas vías

Para llevar a cabo la selección de los genes candidatos involucrados en las

variaciones fenotípicas del rasgo de temperamento, se utilizó el puntaje

para calcular los valores predictivos positivos (VPP).

Se tomó como criterio de selección, que eran genes candidatos a estar

asociados al temperamento bovino todos aquellos que presentaran un VPP

mayor al 0.5, es decir, que tuvieran una probabilidad mayor del 50% (2).

Conclusiones y Perspectivas

Los genes POMC, NPY, SLC18A2, SLC6A4 y FOSFBJ fueron identificados como nuevos genes candidatos a asociarse al rasgo de temperamento bovino

Para estos nuevos genes y los 21 genes de referencia como hay variación genética reportada en bases de datos para explorar su posible asociación con

el temperamento.

Se ampliará el análisis de genes de referencia involucrando genes de otras vías que intervienen en el temperamento, a fin de ampliar el número de genes

candidatos que ayuden al entendimiento de este rasgo complejo y de gran importancia

Gen Función Referencia

POMC

Gene ID:

504216

Precursor de hormonas peptídicas producidas por el

procesamiento postraduccional, algunas involucradas en la

homeostasis de la energía, incluidas, hormona estimulante

de melanocitos o melanotropinas (MSH), hormonas

corticotrópina (ACTH), y β-endorfina. En ganado bovino,

juega un rol importante en el comportamiento alimenticio,

homeostasis de la energía, la canal caliente y peso

corporal.

Zhang et al., 2009.

Nature 394, 909–

913.; Deobald and

Buchanan, 2011.

BMC Genetics 12, 2.

NPY

Gene ID:

504216

Regulador del apetito, comportamiento alimenticio, y

actividad hormonal. Por su papel en el comportamiento

alimenticio, algunos SNP’s de este gen ya han sido

asociados con características de crecimiento en el ganado

Sherman et al., 2008.

Journal of Animal

Science 86, 1–16.

SLC18A2

(VMAT2)

Gene ID:

282471

Mediador crítico de la dinámica de la dopamina en la

terminal neuronal. El gen bovino fue clonado y

caracterizado, se reporta que la secuencia de la médula

adrenal de bovinos, bVMAT, se encuentra relacionada con

los transportadores del cerebro de humanos y ratas, que

de la médula adrenal de ratones; sin embargo, no existen

reportes adicionales acerca de su función o asociación con

ningún rasgo en bovinos.

Krejci et al., 1993.

FEBS Letters 335,

27-32.; Lohr et al.,

2015. ACS Chemical

Neuroscience 6,

790−799.

SLC6A4

Gene ID:

282365

Localizado en el cromosoma 19, funciona como

transportador transmembrana de la serotonina. El Sistema

transportador de la serotonina es un blanco farmacológico

de varios antidepresivos clínicamente importantes. Han

reportado clonación molecular del transportador de la

serotonina en la especie bovina, pero al igual que el gen

SLC18A2 no se han reportado estudios de asociación en

bovinos.

Mortensen et

al.,1999. Molecular

Brain Research 71,

120–126.

FOSFBJ

Gene ID:

280795

Primer factor de transcripción identificado con función

crítica en la regulación del desarrollo de las células

destinadas a formar y mantener el esqueleto. FOS es

también un componente importante de la proteína-1

activadora (PA-1) Complejo del factor de transcripción.

Zhang et al., 1998. Yi

Chuan 31, 1221–

1225.

Como se observa en la Figura 1, se priorizaron 5 genes con la

herramienta BosNet, todos mostraron un VPP de 0.58, interactuando

con al menos 15 de los 21 genes de referencia.

El potencial para ser asociados con el temperamento bovino fue

estimado con base a los reportes de actividad biológica tanto en los

seres humanos como en ratones, que con la excepción del gen

FOSFBJ, incluyen la interacción con actividad neuronal, función de

receptores, síntesis de neurotransmisores y la asociación con el

comportamiento (Cuadro 1).

Figura 1. Priorización de nuevos genes candidatos para el temperamento bovino. Se encontraron cinco

genes (rosa) que interactúa con los genes de referencia. El tamaño de los puntos de cada gen representa la

fuerza de la interacción en la red

Cuadro1. Genes candidatos priorizados por BosNet

Los estudios moleculares que apoyan el control genético del temperamento del ganado bovino pueden conducir a importantes aplicaciones tanto en

producción como en el bienestar animal.

No existe mucha información sobre los genes y las vías moleculares que intervienen en la variabilidad genética que afecta a este rasgo (1).

La búsqueda de asociaciones moleculares utilizando los genes candidatos puede ser mejorada mediante el acoplamiento de diferentes strategias de

búsqueda, como los análisis de las redes de interacción, es decir, las interacciones proteína-proteína y la estrategia de asociación por culpabilidad (2).

Objetivo: Identificar y priorizar nuevos genes de las vías dopaminergica y serotoninergica con potencial de asociación al temperamento bovino.

PRIORIZACIÓN DE GENES CANDIDATOS QUE INFLUYEN EN EL TEMPERAMENTO,

MEDIANTE UNA RED DE INTERACCION PROTEINA-PROTEINAM.C. Estela Garza Brenner, M.C. Francisco A. Paredes Sánchez, M.C. Williams Arellano Vera,

Dr. G. Manuel Parra-Bracamonte, Dra. Ana María Sifuentes Rincón*

Correspondencia: A. M. Sifuentes Rincón. Laboratorio de Biotecnología Animal, Centro de Biotecnología Genómica. Instituto Politécnico Nacional. Boulevard del Maestro

esq. Elías Piña S/N, Col. Narciso Mendoza, Cd. Reynosa, Tam. C.P. 88710. Teléfono: (899) 924 36 27.

E-mail: asifuentes@ipn.mx

Palabras clave: Temperamento, genes candidatos, BosNet

Se estableció un grupo de 21 genes de referencia que, de acuerdo a lo

reportado en la literatura, participan en las vías dopaminérgica y

serotoninérgica

El grado de asociación con el temperamento (degree of association with

temperament=DAT) se calculó para cada gen con la siguiente subred.

Introducción

Metodología

𝐷𝐴𝑇 =𝑗 ∈ 𝑟𝑒𝑓 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑠

𝑊𝑖𝑗 .𝑗 ∈ 𝑟𝑒𝑓 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑠

𝑃𝑖𝑗

Donde Wij es el enlace de conexión entre las proteínas del temperamento i y las proteínas de

referencia j y Pij es el número de enlaces que conectan la proteína i y la proteína de referencia j

(excluyéndola a sí misma).

Resultados y Discusión

Agradecimientos: Los autores agradecen el apoyo otorgado por el Instituto Politécnico Nacional (proyecto SIP-IPN No. 20151289) y la beca BEIFI

otorgada a EGB.

Literatura citada

1. Mormède P. 2005. Molecular genetics of behaviour: Research strategies and perspectives for animal production. Livest Product Sci (93):15–21.

2. Paredes-Sánchez FA; Sifuentes Rincón AM; Segura Cabrera A; García Pérez CA; Parra Bracamonte GM; Ambriz Morales P. 2015. Associations of SNPs located at

candidate genes to bovine growth traits, prioritized with an interaction networks construction approach. BMC Genetics (16), 91.

3. Cooke RF. 2014. Bill E Kunkle interdisciplinary beef symposium: temperament and acclimation to human handling influence growth, health, and reproductive

responses in cattle. J Anim Sci (92), 5325–5333.

4. Smith SM; Vale WW. 2006. The role of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in neuroendocrine responses to stress. Dialog Clinic Neurosci (8), 383–395.

Vía dopaminergica Vía serotoninergica Genes candidatos Interacción ambas vías

Para llevar a cabo la selección de los genes candidatos involucrados en las

variaciones fenotípicas del rasgo de temperamento, se utilizó el puntaje

para calcular los valores predictivos positivos (VPP).

Se tomó como criterio de selección, que eran genes candidatos a estar

asociados al temperamento bovino todos aquellos que presentaran un VPP

mayor al 0.5, es decir, que tuvieran una probabilidad mayor del 50% (2).

Conclusiones y Perspectivas

Los genes POMC, NPY, SLC18A2, SLC6A4 y FOSFBJ fueron identificados como nuevos genes candidatos a asociarse al rasgo de temperamento bovino

Para estos nuevos genes y los 21 genes de referencia como hay variación genética reportada en bases de datos para explorar su posible asociación con

el temperamento.

Se ampliará el análisis de genes de referencia involucrando genes de otras vías que intervienen en el temperamento, a fin de ampliar el número de genes

candidatos que ayuden al entendimiento de este rasgo complejo y de gran importancia

Gen Función Referencia

POMC

Gene ID:

504216

Precursor de hormonas peptídicas producidas por el

procesamiento postraduccional, algunas involucradas en la

homeostasis de la energía, incluidas, hormona estimulante

de melanocitos o melanotropinas (MSH), hormonas

corticotrópina (ACTH), y β-endorfina. En ganado bovino,

juega un rol importante en el comportamiento alimenticio,

homeostasis de la energía, la canal caliente y peso

corporal.

Zhang et al., 2009.

Nature 394, 909–

913.; Deobald and

Buchanan, 2011.

BMC Genetics 12, 2.

NPY

Gene ID:

504216

Regulador del apetito, comportamiento alimenticio, y

actividad hormonal. Por su papel en el comportamiento

alimenticio, algunos SNP’s de este gen ya han sido

asociados con características de crecimiento en el ganado

Sherman et al., 2008.

Journal of Animal

Science 86, 1–16.

SLC18A2

(VMAT2)

Gene ID:

282471

Mediador crítico de la dinámica de la dopamina en la

terminal neuronal. El gen bovino fue clonado y

caracterizado, se reporta que la secuencia de la médula

adrenal de bovinos, bVMAT, se encuentra relacionada con

los transportadores del cerebro de humanos y ratas, que

de la médula adrenal de ratones; sin embargo, no existen

reportes adicionales acerca de su función o asociación con

ningún rasgo en bovinos.

Krejci et al., 1993.

FEBS Letters 335,

27-32.; Lohr et al.,

2015. ACS Chemical

Neuroscience 6,

790−799.

SLC6A4

Gene ID:

282365

Localizado en el cromosoma 19, funciona como

transportador transmembrana de la serotonina. El Sistema

transportador de la serotonina es un blanco farmacológico

de varios antidepresivos clínicamente importantes. Han

reportado clonación molecular del transportador de la

serotonina en la especie bovina, pero al igual que el gen

SLC18A2 no se han reportado estudios de asociación en

bovinos.

Mortensen et

al.,1999. Molecular

Brain Research 71,

120–126.

FOSFBJ

Gene ID:

280795

Primer factor de transcripción identificado con función

crítica en la regulación del desarrollo de las células

destinadas a formar y mantener el esqueleto. FOS es

también un componente importante de la proteína-1

activadora (PA-1) Complejo del factor de transcripción.

Zhang et al., 1998. Yi

Chuan 31, 1221–

1225.

Como se observa en la Figura 1, se priorizaron 5 genes con la

herramienta BosNet, todos mostraron un VPP de 0.58, interactuando

con al menos 15 de los 21 genes de referencia.

El potencial para ser asociados con el temperamento bovino fue

estimado con base a los reportes de actividad biológica tanto en los

seres humanos como en ratones, que con la excepción del gen

FOSFBJ, incluyen la interacción con actividad neuronal, función de

receptores, síntesis de neurotransmisores y la asociación con el

comportamiento (Cuadro 1).

Figura 1. Priorización de nuevos genes candidatos para el temperamento bovino. Se encontraron cinco

genes (rosa) que interactúa con los genes de referencia. El tamaño de los puntos de cada gen representa la

fuerza de la interacción en la red

Cuadro1. Genes candidatos priorizados por BosNet

Los estudios moleculares que apoyan el control genético del temperamento del ganado bovino pueden conducir a importantes aplicaciones tanto en

producción como en el bienestar animal.

No existe mucha información sobre los genes y las vías moleculares que intervienen en la variabilidad genética que afecta a este rasgo (1).

La búsqueda de asociaciones moleculares utilizando los genes candidatos puede ser mejorada mediante el acoplamiento de diferentes strategias de

búsqueda, como los análisis de las redes de interacción, es decir, las interacciones proteína-proteína y la estrategia de asociación por culpabilidad (2).

Objetivo: Identificar y priorizar nuevos genes de las vías dopaminergica y serotoninergica con potencial de asociación al temperamento bovino.

PRIORIZACIÓN DE GENES CANDIDATOS QUE INFLUYEN EN EL TEMPERAMENTO,

MEDIANTE UNA RED DE INTERACCION PROTEINA-PROTEINAM.C. Estela Garza Brenner, M.C. Francisco A. Paredes Sánchez, M.C. Williams Arellano Vera,

Dr. G. Manuel Parra-Bracamonte, Dra. Ana María Sifuentes Rincón*

Correspondencia: A. M. Sifuentes Rincón. Laboratorio de Biotecnología Animal, Centro de Biotecnología Genómica. Instituto Politécnico Nacional. Boulevard del Maestro

esq. Elías Piña S/N, Col. Narciso Mendoza, Cd. Reynosa, Tam. C.P. 88710. Teléfono: (899) 924 36 27.

E-mail: asifuentes@ipn.mx

Palabras clave: Temperamento, genes candidatos, BosNet

Se estableció un grupo de 21 genes de referencia que, de acuerdo a lo

reportado en la literatura, participan en las vías dopaminérgica y

serotoninérgica

El grado de asociación con el temperamento (degree of association with

temperament=DAT) se calculó para cada gen con la siguiente subred.

Introducción

Metodología

𝐷𝐴𝑇 =𝑗 ∈ 𝑟𝑒𝑓 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑠

𝑊𝑖𝑗 .𝑗 ∈ 𝑟𝑒𝑓 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑠

𝑃𝑖𝑗

Donde Wij es el enlace de conexión entre las proteínas del temperamento i y las proteínas de

referencia j y Pij es el número de enlaces que conectan la proteína i y la proteína de referencia j

(excluyéndola a sí misma).

Resultados y Discusión

Agradecimientos: Los autores agradecen el apoyo otorgado por el Instituto Politécnico Nacional (proyecto SIP-IPN No. 20151289) y la beca BEIFI

otorgada a EGB.

Literatura citada

1. Mormède P. 2005. Molecular genetics of behaviour: Research strategies and perspectives for animal production. Livest Product Sci (93):15–21.

2. Paredes-Sánchez FA; Sifuentes Rincón AM; Segura Cabrera A; García Pérez CA; Parra Bracamonte GM; Ambriz Morales P. 2015. Associations of SNPs located at

candidate genes to bovine growth traits, prioritized with an interaction networks construction approach. BMC Genetics (16), 91.

3. Cooke RF. 2014. Bill E Kunkle interdisciplinary beef symposium: temperament and acclimation to human handling influence growth, health, and reproductive

responses in cattle. J Anim Sci (92), 5325–5333.

4. Smith SM; Vale WW. 2006. The role of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in neuroendocrine responses to stress. Dialog Clinic Neurosci (8), 383–395.

Vía dopaminergica Vía serotoninergica Genes candidatos Interacción ambas vías

Para llevar a cabo la selección de los genes candidatos involucrados en las

variaciones fenotípicas del rasgo de temperamento, se utilizó el puntaje

para calcular los valores predictivos positivos (VPP).

Se tomó como criterio de selección, que eran genes candidatos a estar

asociados al temperamento bovino todos aquellos que presentaran un VPP

mayor al 0.5, es decir, que tuvieran una probabilidad mayor del 50% (2).

Conclusiones y Perspectivas

Los genes POMC, NPY, SLC18A2, SLC6A4 y FOSFBJ fueron identificados como nuevos genes candidatos a asociarse al rasgo de temperamento bovino

Para estos nuevos genes y los 21 genes de referencia como hay variación genética reportada en bases de datos para explorar su posible asociación con

el temperamento.

Se ampliará el análisis de genes de referencia involucrando genes de otras vías que intervienen en el temperamento, a fin de ampliar el número de genes

candidatos que ayuden al entendimiento de este rasgo complejo y de gran importancia

Gen Función Referencia

POMC

Gene ID:

504216

Precursor de hormonas peptídicas producidas por el

procesamiento postraduccional, algunas involucradas en la

homeostasis de la energía, incluidas, hormona estimulante

de melanocitos o melanotropinas (MSH), hormonas

corticotrópina (ACTH), y β-endorfina. En ganado bovino,

juega un rol importante en el comportamiento alimenticio,

homeostasis de la energía, la canal caliente y peso

corporal.

Zhang et al., 2009.

Nature 394, 909–

913.; Deobald and

Buchanan, 2011.

BMC Genetics 12, 2.

NPY

Gene ID:

504216

Regulador del apetito, comportamiento alimenticio, y

actividad hormonal. Por su papel en el comportamiento

alimenticio, algunos SNP’s de este gen ya han sido

asociados con características de crecimiento en el ganado

Sherman et al., 2008.

Journal of Animal

Science 86, 1–16.

SLC18A2

(VMAT2)

Gene ID:

282471

Mediador crítico de la dinámica de la dopamina en la

terminal neuronal. El gen bovino fue clonado y

caracterizado, se reporta que la secuencia de la médula

adrenal de bovinos, bVMAT, se encuentra relacionada con

los transportadores del cerebro de humanos y ratas, que

de la médula adrenal de ratones; sin embargo, no existen

reportes adicionales acerca de su función o asociación con

ningún rasgo en bovinos.

Krejci et al., 1993.

FEBS Letters 335,

27-32.; Lohr et al.,

2015. ACS Chemical

Neuroscience 6,

790−799.

SLC6A4

Gene ID:

282365

Localizado en el cromosoma 19, funciona como

transportador transmembrana de la serotonina. El Sistema

transportador de la serotonina es un blanco farmacológico

de varios antidepresivos clínicamente importantes. Han

reportado clonación molecular del transportador de la

serotonina en la especie bovina, pero al igual que el gen

SLC18A2 no se han reportado estudios de asociación en

bovinos.

Mortensen et

al.,1999. Molecular

Brain Research 71,

120–126.

FOSFBJ

Gene ID:

280795

Primer factor de transcripción identificado con función

crítica en la regulación del desarrollo de las células

destinadas a formar y mantener el esqueleto. FOS es

también un componente importante de la proteína-1

activadora (PA-1) Complejo del factor de transcripción.

Zhang et al., 1998. Yi

Chuan 31, 1221–

1225.

Como se observa en la Figura 1, se priorizaron 5 genes con la

herramienta BosNet, todos mostraron un VPP de 0.58, interactuando

con al menos 15 de los 21 genes de referencia.

El potencial para ser asociados con el temperamento bovino fue

estimado con base a los reportes de actividad biológica tanto en los

seres humanos como en ratones, que con la excepción del gen

FOSFBJ, incluyen la interacción con actividad neuronal, función de

receptores, síntesis de neurotransmisores y la asociación con el

comportamiento (Cuadro 1).

Figura 1. Priorización de nuevos genes candidatos para el temperamento bovino. Se encontraron cinco

genes (rosa) que interactúa con los genes de referencia. El tamaño de los puntos de cada gen representa la

fuerza de la interacción en la red

Cuadro1. Genes candidatos priorizados por BosNet

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https://www.researchgate.net/publication/321777540