Analisi della variabilità genetica in una popolazione ovina di razza massese e studio di associazione con parametri di qualità del latte

RIASSUNTO Il presente lavoro ha come obiettivo la ricerca di associazioni tra marcatori microsatellite e la composizione chimica del latte. È stato condotto uno studio su 68 pecore di razza Massese provenienti da un allevamento toscano. A partire da latte fresco, sono stati valutati: composizione chimica standard, contenuto in caseina e frazioni caseiniche, proteine seriche, pH e parametri reologici. I capi sono stati sottoposti a genotipizzazione impiegando 17 marcatori microsatellite; sono, quindi, stati calcolati i valori di similarità genetica tra individui ed alcuni parametri genetici classici. Il numero medio di alleli per locus è risultato pari a 7,18 e l’eterozigosità osservata presentava variazioni tra 0,403 e 0,867 (media 0,677). La similarità genetica tra individui era 0,460. Cinque marcatori (BM8124, CSN3, BM1258, BMS468 e TGLA387) hanno mostrato una deviazione significativa dalle proporzioni di Hardy- Weinberg. Lo studio ha messo in evidenza alcuni microsatelliti con alleli significativamente associati a caratteri di composizione del latte (P<0,01). In particolare, la significatività più alta (P<0,001) è stata osservata per l’associazione dell’allele 2 del marcatore OIFNG con la a-lattoalbumina, dell’allele 10 del marcatore BL4 con il livello di immunoglobuline, dell’allele 2 del marcatore BMC1009 con il contenuto di grasso e dell’allele 9 del marcatore ILSTS42 con il parametro a30. Sono necessari ulteriori approfondimenti al fine di convalidare i risultati preliminari ottenuti nel presente lavoro e si rende necessaria l’estensione dello studio ad un numero maggiore di soggetti e la tipizzazione di un numero maggiore di loci, principalmente sui cromosomi 3 e 20 dove mappano i marcatori risultati più interessanti nella presente analisi. SUMMARY Current research aims to establish statistical associations between DNA microsatellites and milk chemical composition. Atrial was carried out on 68 Massese ewes reared in a farm of the Tuscany. The following parameters were evaluated on fresh milk: standard chemical composition, casein and its fractions, whey proteins, pH and rheological parameters. Animals were genotyped at 17 microsatellite loci. Genetic similarities among individuals and classical genetic parameters were evaluated. For each locus, average values of considered parameters were calculated in all the subjects carrying a given allele; these were compared statistically with the average values of subjects not carrying the allele, and the significance of the difference was estimated. The average number of alleles per locus resulted 7.18 and the observed heterozygosity ranged from 0.403 to 0.867 (0.677 medium value). The genetic similarity among individuals was 0.460. Five markers pointed out a significant deviation from the Hardy-Weinberg proportions (BM8124, CSN3, BM1258, BMS468 and TGLA387). The study revealed several microsatellites with alleles significantly linked to milk composition traits (P<0.01). In particular the highest significance (P<0.001) has been found for the allele 2 of OIFNG marker with a-lactoalbumin, for the allele 10 of the BL4 marker with immunoglobulins, for the allele 2 of BMC1009 with fat, and for allele 9 of ILSTS42 with a30. Further analyses are needed to validate these preliminary results, in particular increasing the number of subjects and of typed loci above all on the chromosomes 3 and 20 where the more interesting markers map

Haplotype recostruction from unphased genotype data at the bovine PRKAG3 gene

Haplotype analysis has became an area of intense research, both for population genetics studies and for molecular dissection of complex phenotypes. Haplotypes provide increased informativeness with respect to single nucleotide polymorphisms and allow to condense information on genomic variation, with a sensible gain of power in association studies. Direct haplotyping via molecular analysis provides more exact information per individual, but is much more expensive and labour-intensive than indirectly inferring haplotypes from genotypes. Several methods have been proposed so far to indirectly reconstruct haplotypes from unphased genotypes. In the present study, we adopted four different approaches (implemented in the computer programs ARLEQUIN, HELIXTREE, HAP and PHASE) to infer phase information from genotypic data on 197 subjects at 14 polymorphic sites of the bovine PRKAG3 gene. In the whole, twelve different haplotypes had been inferred by all the four different methods, although at slightly varying frequencies. Other three haplotypes were inferred by at least two different approaches and some haplotypes were unique to a single method. No dramatic differences among the four selected approaches were observed for the considered genomic target. This is probably due to the linkage-disequilibrium structure of the analysed region and to the moderate amount of missing genotype data

Genetic variability of three local cattle breeds (Calvana, Pontremolese, Garfagnina) by STR analysis

AbstractThe dramatic size contraction of local cattle breeds due to replacement with cosmopolite improved breeds highlights the need for native genetic resources conservation. In 1985, the Anagraphic Register of local cattle breeds and small-size ethnic groups was established by the Italian Ministry of Agriculture and Forestry. Calvana, Pontremolese and Garfagnina are among the included breeds. They are all native from Tuscany. Present breeding area covers the provinces of Firenze, Prato, Pistoia and Siena for the Calvana breed (around 280 heads), while it is restricted to the province of Lucca for both Garfagnina (around 180 heads) and Pontremolese. This latter breed consists, nowadays, of less than 40 heads, while being around 15000 in 1940s.The characterization of the genetic structure and variability via molecular markers could provide useful information for breed management and conservation. In the present study, a total of 149 animals, evenly distributed among the three breeds, were genetically char..

Histopathology and ex vivo insulin secretion of pancreatic islets in gestational diabetes: A case report

Gestational diabetes (GD) results from insufficient endogenous insulin supply. No information is available on features of islet cells in human GD. Herein, we describe several properties of islets from a woman with GD. Immunohistochemical stainings and EM analyses were performed on pancreatic samples. Islet isolation was achieved by enzymatic dissociation and density gradient centrifugation. Ex vivo insulin secretion was studied in response to fuel secretagogues. Control islets were obtained from matched non-pregnant, non-diabetic women. Total insulin positive area was lower in GD, mainly due to the presence of smaller islets. β-cell apoptosis and the presence of Ki67 positive islet cells were similar in GD and controls, whereas the amount of insulin positive cells in or close to the ducts was decreased in GD. Ex vivo insulin secretion did not differ between GD and non-pregnant, non-diabetic islets. These findings suggest that in this case of human GD there might mainly be a defect of β-cell amount, not due to increased apoptosis, but possibly to insufficient regeneration

Functional Interaction Between BRCA1 and DNA Repair in Yeast May Uncover a Role of RAD50, RAD51, MRE11A, and MSH6 Somatic Variants in Cancer Development

In this study, we determined if BRCA1 partners involved in DNA double-strand break (DSB) and mismatch repair (MMR) may contribute to breast and ovarian cancer development. Taking advantage the functional conservation of DNA repair pathways between yeast and human, we expressed several BRCA1 missense variants in DNA repair yeast mutants to identify functional interaction between BRCA1 and DNA repair in BRCA1-induced genome instability. The pathogenic p.C61G, pA1708E, p.M775R, and p.I1766S, and the neutral pS1512I BRCA1 variants increased intra-chromosomal recombination in the DNA-repair proficient strain RSY6. In the mre11, rad50, rad51, and msh6 deletion strains, the BRCA1 variants p.C61G, pA1708E, p.M775R, p.I1766S, and pS1215I did not increase intra-chromosomal recombination suggesting that a functional DNA repair pathway is necessary for BRCA1 variants to determine genome instability. The pathogenic p.C61G and p.I1766S and the neutral p.N132K, p.Y179C, and p.N550H variants induced a significant increase of reversion in the msh2Δ strain; the neutral p.Y179C and the pathogenic p.I1766S variant induced gene reversion also, in the msh6Δ strain. These results imply a functional interaction between MMR and BRCA1 in modulating genome instability. We also performed a somatic mutational screening of MSH6, RAD50, MRE11A, and RAD51 genes in tumor samples from 34 patients and identified eight pathogenic or predicted pathogenic rare missense variants: four in MSH6, one in RAD50, one in MRE11A, and two in RAD51. Although we found no correlation between BRCA1 status and these somatic DNA repair variants, this study suggests that somatic missense variants in DNA repair genes may contribute to breast and ovarian tumor development

"Global change, sostenibilità ambientale e Biodiversità": il PCTO delle classi III D e III E, indirizzo (Scienze Applicate) del Liceo Scientifico "Pietro Ruggeri" di Marsala presso l'IAS - CNR Sede Secondaria di Capo Granitola

Con la partecipazione ad Esperienza InSegna 2020 (https://www.esperienzainsegna.it/) - Cambiamento climatico e sostenibilità ambientale - organizzata dall'Associazione PALERMOSCIENZA, da martedì 18 a domenica 23 febbraio 2020 presso l'Università degli Studi di Palermo (Edificio 19 - Viale delle Scienze) - l'IAS – CNR porta a termine un'esperienza formativa di successo rivolta a 54 allievi delle classi III D e III E, indirizzo Scienze Applicate, del Liceo Scientifico "Pietro Ruggeri" di Marsala (TP) presso l'IAS – CNR – S. S. di Capo Granitola nell'ambito del Percorso per le competenze trasversali e per l'orientamento (PCTO ex ASL), e regolamentata dalla convenzione Prot. IAS n° 0000030 del 08/01/2020. Il Direttore f.f. di IAS – CNR il Dottor Mario Sprovieri e il Responsabile dell'IAS – CNR Sede Secondaria di Capo Granitola, il Dottor Giorgio Tranchida, hanno promosso e supportato le attività del PCTO, anche quest'anno come negli anni passati, accogliendole come una irrinunciabile occasione per i tecnici, i tecnologi e i ricercatori di perseguire la " terza missione" degli Enti di Ricerca, attraverso l'applicazione diretta, la valorizzazione e l'impiego della conoscenza per contribuire allo sviluppo sociale, culturale ed economico della società. Sono state 25 le unità di personale (8 ricercatori, 2 tecnologi, 11 tecnici e 4 assegnisti di ricerca) dell'IAS – CNR, Sedi Secondarie di Capo Granitola e di Palermo, che hanno lavorato in sinergia e con entusiasmo, presso la S. S. di Capo Granitola, permettendo di elaborare una proposta formativa ricca di contenuti scientifici da trasferire agli alunni delle classi III D e III E del Liceo Scientifico "P. Ruggeri". Il personale scientifico, grazie all'esperienza acquisita negli anni, è ben consapevole del fatto che le pratiche attive, come l'apprendimento collaborativo ed i piccoli gruppi di lavoro, risultano altamente produttive permettendo all'alunno di non acquisire solo conoscenze, ma soprattutto abilità e competenze. Al fine di accrescere le opportunità di conoscenza e accendere l'interesse negli studenti, il PCTO, dal titolo "Global change, sostenibilità ambientale e Biodiversità", è stato programmato e realizzato attraverso una prima parte seminariale, un'esperienza teorico-pratica su campo (per prelevare campioni da analizzare) e una parte laboratoriale. Successivamente: i) una parte relativa a seminari teorico-pratici riguardante l'analisi statistica dei dati scientifici; ii) un gioco di ruolo finalizzato all'apprendimento collaborativo relativo dei concetti scientifici acquisiti ed, infine iii) una visita presso l'Osservatorio Regionale della Biodiversità Siciliano (ORBS) che è ospitato presso la struttura di Capo Granitola. Il personale scientifico ha rivestito un ruolo importante, delicato, di grossa responsabilità nell'accompagnare gli alunni in questo percorso di orientamento (PCTO) e affinché tutti gli alunni "imparassero ad imparare" nel modo per loro più corretto, hanno concordato nell'utilizzare diverse metodologie didattiche efficaci quali: interdisciplinarietà, utilizzo di parole chiavi, cooperative learning, didattica laboratoriale, peer education, problem solving, role playing, studio di caso, discussione, project work. Le metodologie didattiche utilizzate hanno consentito di valorizzare il potenziale di apprendimento

Inheritance of deleterious mutations at both BRCA1 and BRCA2 in an international sample of 32,295 women

Background: Most BRCA1 or BRCA2 mutation carriers have inherited a single (heterozygous) mutation. Transheterozygotes (TH) who have inherited deleterious mutations in both BRCA1 and BRCA2 are rare, and the consequences of transheterozygosity are poorly understood. Methods: From 32,295 female BRCA1/2 mutation carriers, we identified 93 TH (0.3 %). "Cases" were defined as TH, and "controls" were single mutations at BRCA1 (SH1) or BRCA2 (SH2). Matched SH1 "controls" carried a BRCA1 mutation found in the TH "case". Matched SH2 "controls" carried a BRCA2 mutation found in the TH "case". After matching the TH carriers with SH1 or SH2, 91 TH were matched to 9316 SH1, and 89 TH were matched to 3370 SH2. Results: The majority of TH (45.2 %) involved the three common Jewish mutations. TH were more likely than SH1 and SH2 women to have been ever diagnosed with breast cancer (BC; p = 0.002). TH were more likely to be diagnosed with ovarian cancer (OC) than SH2 (p = 0.017), but not SH1. Age at BC diagnosis was the same in TH vs. SH1 (p = 0.231), but was on average 4.5 years younger in TH than in SH2 (p < 0.001). BC in TH was more likely to be estrogen receptor (ER) positive (p = 0.010) or progesterone receptor (PR) positive (p = 0.013) than in SH1, but less likely to be ER positive (p < 0.001) or PR positive (p = 0.012) than SH2. Among 15 tumors from TH patients, there was no clear pattern of loss of heterozygosity (LOH) for BRCA1 or BRCA2 in either BC or OC. Conclusions: Our observations suggest that clinical TH phenotypes resemble SH1. However, TH breast tumor marker characteristics are phenotypically intermediate to SH1 and SH2

Haplotype reconstruction from unphased genotype data at the bovine PRKAG3 gene

SUMMARY Haplotype analysis has became an area of intense research, both for population genetics studies and for molecular dissection of complex phenotypes. Haplotypes provide increased informativeness with respect to single nucleotide polymorphisms and allow to condense information on genomic variation, with a sensible gain of power in association studies. Direct haplotyping via molecular analysis provides more exact information per individual, but is much more expensive and labour-intensive than indirectly inferring haplotypes from genotypes. Several methods have been proposed so far to indirectly reconstruct haplotypes from unphased genotypes. In the present study, we adopted four different approaches (implemented in the computer programs ARLEQUIN, HELIXTREE, HAP and PHASE) to infer phase information from genotypic data on 197 subjects at 14 polymorphic sites of the bovine PRKAG3 gene. In the whole, twelve different haplotypes had been inferred by all the four different methods, although at slightly varying frequencies. Other three haplotypes were inferred by at least two different approaches and some haplotypes were unique to a single method. No dramatic differences among the four selected approaches were observed for the considered genomic target. This is probably due to the linkage-disequilibrium structure of the analysed region and to the moderate amount of missing genotype data. RIASSUNTO L’ambito di analisi degli aplotipi evidenzia un interesse crescente da parte della ricerca, sia in termini di studi di genetica delle popolazioni che per la comprensione delle basi molecolari di caratteri complessi. Gli aplotipi forniscono un livello maggiore di informatività rispetto alle mutazioni a carico di singole basi nucleotidiche e consentono di condensare l’informazione relativa alla variabilità genetica, permettendo, altresì, di acquisire un incremento nella potenza di analisi in studi di associazione. I metodi diretti di ricostruzione dell’aplotipo basati sull’analisi molecolare forniscono un livello di informazione più accurato ma presentano il grosso inconveniente di essere estremamente costosi e laboriosi rispetto ai metodi indiretti di inferenza. Molteplici approcci sono stati proposti ad oggi per la ricostruzione indiretta degli aplotipi a partire da dati genotipici a fase gametica ignota. Nel presente lavoro, sono stati adottati quattro diversi metodi (implementati nei programmi ARLEQUIN, HELIXTREE, HAP e PHASE) per l’inferenza della fase gametica a partire dai dati genotipici di 197 soggetti relativi a 14 siti polimorfici del gene PRKAG3 bovino. Complessivamente, dodici diversi aplotipi sono stati inferiti da tutti i quattro metodi adottati, sebbene con frequenze relativamente divergenti. Altri tre aplotipi sono stati inferiti da almeno due dei quattro diversi approcci mentre alcuni aplotipi sono stati inferiti esclusivamente da uno dei quattro metodi. Complessivamente, non sono state osservate differenze sostanziali tra i diversi approcci adottati relativamente alla regione genomica di interesse. Ciò è presumibilmente ascrivibile al profilo di linkage disequilibrium della regione analizzata ed alla presenza molto contenuta di dati genotipici mancanti

Total score as a genetic index of meat quality traits in chianina beef cattle

SUMMARY The aim of this research was to study a Total Score Index, capable to resume the meat quality traits, and useful for improvement programs. The quality of meat from the Longissimus dorsi muscle, of 82 Chianina bulls, was analysed. The animals, reared in two Tuscan farms with different feeding-programs, were slaughtered at about 19 months of age. Colour traits, observed before and after 48 h of storage, tenderness traits, water-holding capacity and chemical composition were considered. Three sub-indexes (Appearance Index “AI”, Quality Index “QI” and Chemical Composition Index “CCI”) were defined and they contributed, after weighing, to the Total Score and to the relative Total Selection Index “TSI”. All indexes allowed us to determine differences due to environmental variability (breeding farm), biological factors (age at slaughter) and genetic factors, such as the family and the place of origin of the sires. A methodological model is proposed in this study, that did not pretend to resolve the issue of evaluating meat quality for the purpose of genetic improvement. In addition, since the consumer has the irreplaceable task of evaluating the complex set of his sensation when buying, cooking and eating a particular cut of meat, it is, therefore, obvious that the relative influence of single parameters may change over time according to the changing tastes. RIASSUNTO La ricerca ha avuto l’obbiettivo di tentare la definizione di un indice di selezione globale semplificato di caratteri multipli e complessi quali quelli della qualità della carne. A tale scopo è stata analizzata la qualità della carne proveniente dal muscolo Longissimus dorsi di 82 soggetti di razza Chianina, suddivisi in famiglie di mezzi fratelli di padre. Gli animali, appartenenti a due allevamenti della Toscana che adottavano differenti piani alimentari, sono stati macellati ad un’età di circa 19 mesi. Sono stati presi in considerazione i parametri di colore, prima e dopo conservazione in frigo per 48 ore (L*, a*, b*, C* e H*), di tenerezza, la capacità di ritenzione idrica e la composizione chimica. Scelti opportunamente i parametri da utilizzare all’interno di ogni categoria, sono stati elaborati tre sotto-indici (Indice di Aspetto “IA”, Indice di Qualità “IQ” e Indice di Composizione Chimica “ICC”), che hanno contribuito, dopo successiva ponderazione, alla formazione del Total Score e del relativo Indice (ITS). L’indice così elaborato ha permesso di evidenziare differenze dovute a fattori di variabilità ambientale (allevamento), biologica (età alla macellazione) e genetica quale la famiglia e l’area di origine dei padri. In particolare, per l’aspetto genetico, il TS si è dimostrato l’indice selettivo più efficace per ottenere un miglioramento equilibrato di tutti i parametri di qualità e l’unico in grado di evitare indesiderati effetti negativi. Considerati i positivi risultati ottenuti, la ricerca proseguirà per recepire nel modello TS, possibilmente semplificato, i suggerimenti degli operatori di filiera (produttori, commercializzatori e consumatori) per rendere il TS adottabile quale indice genetico integrativo dei riproduttori chianini