Генетичен полиморфизъм на протеини - Значение на имуногенетиката
Използването на полиморфни протеинови системи заедно с кръвни групи повишава точността на определяне на произхода на животните. Така бащинството може да се установи по кръвни групи в 81% от случаите, а допълнителните тестове само на видовете трансферин повишават точността до 90%.
Полиморфизмът е едновременното присъствие на две или повече генетични форми на един и същи вид в такова числено съотношение, че не могат да бъдат приписани на повтарящи се мутации. Следователно терминът генетичен (биохимичен) полиморфизъм се използва в случаите, когато хромозомният локус в популацията има два или повече алела с честота по-голяма от 0,01. Ген с повече от един аалел се нарича полиморфен ген. Основните методи за изследване на полиморфизма на протеини и ензими са електрофореза с нишесте или акриламиден гел или имуноелектрофореза. Протеините (включително ензимите) са в разтвор под формата на частици, носещи определен електрически заряд, които под въздействието на електрически ток се придвижват към катода или анода.
Повече от 150 полиморфни локуса на кръв, мляко и тъканни протеини, разположени в автозоми, вече са изследвани при селскостопански животни. Поради кодоминантното унаследяване на повечето биохимични системи, фенотипът на животното съответства на неговия генотип, така че фенотипът може да бъде написан като HbAA или HbA, HbBB или HbB.
Заместването на аминокиселини в протеин може да причини функционални различия в полиморфните форми. Например, при хората, в допълнение към нормалния хемоглобин HbA, са известни повече от 50 патологични форми на S, C, G, които причиняват различни хемоглобинопатии (сърповидноклетъчна анемия S, таласемия C). Един от първите е открит хемоглобинът на сърповидните еритроцити, който се различава от нормалния по заместването на шеста позиция на глутаминовата аминокиселина свалин. В районите с тропическа малария индивиди, хомозиготни за HbsHbs, умират в ранна възраст от сърповидноклетъчна анемия. Хетерозиготите на HbAHbs са резистентни към малария, а хората с нормален HbAHbA генотип са предразположени към заболяването. Това е неоспорим пример за балансиран полиморфизъм, когато годността на хетерозиготите е по-висока от тази на хомозиготите и двата алела се запазват в популацията с междинна честота. Това доказва съществуването на еднолокусен хетерозис в устойчивостта към болестта.
Хемоглобинът изпълнява важна за тялото функция за транспортиране на кислород от дихателните органи към тъканите и транспортиране на въглероден диоксид от тъканите към дихателните органи. При говеда са открити 10 вида хемоглобин, но HbB алели се срещат в швейцарските, костромските и джърсейските породи. При животни от черно-бели, Ayrshire, Hereford - един тип А. В Австралия, а след това и в Кения, е установена по-висока резистентност към хемонхоза (нематоди, паразитиращи в абомазума) при породата овце Romney March с хемоглобинов тип HbA, отколкото при животни с HbB и HbAB. Устойчивостта на овцете към лептоспироза е свързана с хетерозиготност в локуса на хемоглобина (HbAB), докато индивидите с типове А и В са по-податливи. Асоциация на лептоспирозата с алела на AmA амилазния протеин е открита при прасета.
Добре проучен е полиморфизмът на трансферина (Tf), който преобразува плазменото желязо в дийонизирана форма и го транспортира до костния мозък, където отново се използва за хемопоеза. Трансферинът инхибира възпроизвеждането на вируси в организма. Количеството на този протеин намалява при цироза на черния дроб, инфекции. Има 12 известни вида трансферин, но сред европейските породи алелите A, D1, D2 и E са най-често срещаните. Много европейски породи говеда са многониска честота на типове трансферин Tf A и TfF. При крави от кафяви латвийски и костромски породи с TfDD млечността е с 256-270 kg по-висока, отколкото при животни с други генотипове.
Протеинът церулоплазмин (Cp) играе централна роля в обмяната на медта в организма, като е основният й носител в тъканите. Нарушаването на функцията на церулоплазмина или намаляването на съдържанието му в кръвната плазма води, например, при хора до появата на генетично заболяване на нервната система с некротични промени в черния дроб.
Имуногенетичният анализ на протеиновите системи е изследван от OK Baranov, 1981. Алоантигените на суроватъчните протеини се наричат алотипове. Американската норка има 8 алотипа липопротеин (Lpm). Липопротеините транспортират липидите. Алотипите се наследяват от алогрупи. Наборът от свързани гени на една хромозома, които контролират алогрупата, се нарича хаплотип. При прасетата идентифицираните липопротеинови алотипове се определят от гените на петте p, r, s, t и u локуса. Някои видове Lpp са свързани с атеросклероза при прасета.
Изследването на девет полиморфни протеинови системи в 10 основни групи говеда ни позволи да потвърдим заключението, че зебу-подобните говеда в Индия са значително различни от европейските породи и принадлежат към различен вид (Bos indicus).
Протеинът лактоглобулин във връзка с алела (бета-LgA) показва намаляване на мазнините в млякото на черно-шарените крави.
Така биохимичните маркери се превръщат във важни елементи на съвременната биотехнология, както за преценка на генетичните процеси, така и за диагностициране и оценка на баланса на метаболизма при отделните животни. Ново направление в използването на биохимичните маркери в животновъдството е т. нар. генно-екологично направление.