An original SERPINA3 gene cluster: Elucidation of genomic organization and gene expression in the Bos taurus 21q24 region

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The superfamily of <b><it>ser</it></b>ine <b><it>p</it></b>roteinase <b><it>in</it></b>hibitors (serpins) is involved in numerous fundamental biological processes as inflammation, blood coagulation and apoptosis. Our interest is focused on the SERPINA3 sub-family. The major human plasma protease inhibitor, α1-antichymotrypsin, encoded by the <it>SERPINA3 </it>gene, is homologous to genes organized in clusters in several mammalian species. However, although there is a similar genic organization with a high degree of sequence conservation, the reactive-centre-loop domains, which are responsible for the protease specificity, show significant divergences.</p> <p>Results</p> <p>We provide additional information by analyzing the situation of <it>SERPINA3 </it>in the bovine genome. A cluster of eight genes and one pseudogene sharing a high degree of identity and the same structural organization was characterized. Bovine <it>SERPINA3 </it>genes were localized by radiation hybrid mapping on 21q24 and only spanned over 235 Kilobases. For all these genes, we propose a new nomenclature from <it>SERPINA3-1 </it>to <it>SERPINA3-8</it>. They share approximately 70% of identity with the human <it>SERPINA3 </it>homologue. In the cluster, we described an original sub-group of six members with an unexpected high degree of conservation for the reactive-centre-loop domain, suggesting a similar peptidase inhibitory pattern. Preliminary expression analyses of these bovSERPINA3s showed different tissue-specific patterns and diverse states of glycosylation and phosphorylation. Finally, in the context of phylogenetic analyses, we improved our knowledge on mammalian SERPINAs evolution.</p> <p>Conclusion</p> <p>Our experimental results update data of the bovine genome sequencing, substantially increase the bovSERPINA3 sub-family and enrich the phylogenetic tree of serpins. We provide new opportunities for future investigations to approach the biological functions of this unusual subset of serine proteinase inhibitors.</p

TRACEABILITY OF FOUR EUROPEAN PROTECTED GEOGRAPHIC INDICATION (PGI) BEEF PRODUCTS USING SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISMS (SNP) AND BAYESIAN STATISTICS

The use of SNPs in combination with Bayesian statistics for the geographic traceability of cattle were evaluated using a dataset comprising 24 breeds from Italy,France,Spain, Denmark, the Netherlands,Switzerland and UK genotyped with 90 polymorphic markers. The percentage of correct assignment of the individuals to their Country of origin was 90%, with an average assignment probability of 93% and an average specificity of 92%. The higher value was observed for UK breeds (97% of correct assignment) while Swiss animals were the most difficult to allocate (77% of correct assignment). Tracing of Protected Geographic Indication (PGI) products, the approach correctly assigned 100% of Guaranteed Pure Highland Beef; 97% of “Vitellone dell’Appennino Centrale” breeds; 84% of Ternera de Navarra, and 80% of Boeuf de Chalosse. Methods to verify Products of Designated Origin (PDO) and Protected Geographic Indication (PGI) products will help to protect regional foods and promote the economic growth of marginal rural areas by encouraging the product on of high quality niche market foods

Structure, régulation, expression et polymorphismes du gène CAST codant la calpastatine bovine

La calpastatine est l'inhibiteur spécifique des calpaïnes ubiquitaires calcium-dépendantes, la - et la m-calpaïne. Le système calpaïnes/calpastatine est impliqué dans un grand nombre de processus physiologiques et pathologiques ainsi que dans la maturation de la viande bovine. Connaissant l'importance économique de la race bovine pour les professionnels de la viande, il apparaît important de clarifier le mode d'expression de la calpastatine. Nous avons établi la structure du gène codant la calpastatine bovine et démontré l'existence de quatre promoteurs dirigeant l'expression de quatre Types de transcrits (Type I, II, III et IV) différant par leur partie 5'. Les transcrits de Type I, II et III sont ubiquitaires alors que le Type IV est spécifique des testicules. Nous avons pu également démontré que le transcrit de Type III est associé à 3 extrémités 3' UTR de longueurs différentes. Grâce à l'utilisation de sérums dirigés contre des régions peptidiques spécifiques, la correspondance entre les transcrits de Type I, II et III et les isoformes protéiques a été établie. Enfin, deux nouveaux SNPs situés dans l'intron 8 et l'exon 30 ont été détectés. Ces deux SNPs ainsi que deux autres et un microstallite, déjà décrits, ont été génotypés sur une population de 82 individus Charolais et les haplotypes correspondants ont été déterminésLIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Structure, expression et polymorphisme du gène PRKAG3 bovin (implication dans le métabolisme musculaire et la qualité de la viande)

Le gène PRKAG3 code l isoforme g3 d une sous-unité régulatrice de l'enzyme AMPK (AMP dependant Protein Kinase), cette kinase étant l un des principaux médiateurs de la régulation du métabolisme des sucres et acides gras dans le muscle. Le gène PRKAG3 bovin a été entièrement séquencé et sa structure établie. Nous avons mis en évidence une très grande variabilité au niveau de la séquence du gène et de la population de transcrits. 46 polymorphismes de type SNPs ont été identifiés, six d entre eux entraînent un changement dans la séquence protéique. L analyse des transcrits a montré l existence de transcrits alternatifs générés par des mécanismes d épissage jamais observés chez le porc ou dans d autres espèces. Ces transcrits, correspondant à des formes plus longues de l ARNm, sont retrouvés chez tous les animaux et présentent un taux de transcription plus faible que les transcrits standards de ce gène. Une étude préliminaire visant à explorer la variabilité phénotypique des caractéristiques des viandes en comparaison avec le génotype des animaux a montré que l un des polymorphismes serait associé statistiquement avec le taux de glycogène. Nous avons également pu mettre en évidence que l un des polymorphismes du gène PRKAG3 est associé à une augmentation du taux de transcrits, suggérant une régulation de la transcription différente en fonction des allèles. Les 6 autres gènes codant les différentes isoformes des différentes sous-unités du complexe enzymatique ont également été caractérisés et leur polymorphisme étudié. Un taux beaucoup plus faible de polymorphisme a été détecté sur ces autres gènes, comparativement au nombre observé pour le gène PRKAG3. Une analyse quantitative des transcrits des différents gènes codant pour toutes les sous-unités de l AMPK a été réalisée. Celle-ci nous a permis de confirmer que le transcrit du gène PRKAG3 est préférentiellement exprimé dans le muscle squelettique, l expression des transcrits des autres gènes étant plus ubiquitaire. La qualité d une viande est également due à une composante lipidique dans le muscle. L étude des transcrits du gène PPARG bovin a révélé l existence d un mécanisme complexe d épissage intergénique, en plus des mécanismes habituels. Celui-ci conduit à deux types de transcrits chimères entre le gène PPARG et le gène voisin TSEN2. La présence d une protéine chimère n a pu être mise en évidence dans les tissus bovins, cependant cette protéine a pu être produite par expression transitoire dans des cellules de mammifère.The PRKAG3 gene encodes the g3 isoform of a regulating sub-unit of AMPK (AMP dependent Protein Kinase) enzyme, this kinase is one of the principal mediators of the metabolism regulation of sugars and fatty acids in muscle. The bovine PRKAG3 gene was entirely sequenced and its structure established. We have identified an important variability in this gene, 46 SNPs polymorphisms were identified and six of them result in a change in the amino-acid sequence. We demonstrated the existence of alternative transcripts resulting from splicing mechanisms never observed in the pig or in other species. These longer transcripts are found in all the animals, and show a transcription rate weaker than standard ones of this gene. A preliminary association study between the phenotypic characteristics of meat and the animals genotype showed that one of these polymorphisms is statistically associated with the glycogen content. We could also highlight that one of the PRKAG3 gene polymorphisms is associated with an increase in the expression level, suggesting a transcription regulation that might differ from one allele to another. The six other genes encoding the differents sub-units isoforms of the AMPK complex were also characterized and screened for polymorphism. A lower level of polymorphism was detected in these genes, compared to the PRKAG3 gene. Quantitative analysis of all AMPK bovine transcripts showed that PRKAG3 is preferentially expressed in skeletal muscle whereas the other genes have an ubiquitous expression. Meat quality is also due to lipidic composition in muscle. The analysis of bovine PPARG transcripts have revealed, in addition to normal transcripts, a complex intergenic splicing mechanism, leading to two chimeric transcripts involving the PPARG gene and the neighbouring gene TSEN2. The putative chimeric protein could not be detected in bovine tissues, however this protein was transitory expressed in mammalian cells.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Analyse structurale et fonctionnelle de gènes voisins du "locus" de l'a-lactalbumine caprine (application à la recherche d'éléments "cis"-régulateurs à effet dominant)

L'utilisation récente de grands fragments d'ADN (BACs et YACs) a permis de s'affranchir de " l' effet de position "en transgénèse. Cela a été le cas pour un BAC caprin de 160 kb contenant le gène de l'a-lactalbumine (BAC 41), suggérant la présence d'éléments cis-régulateurs dominants. Mon sujet de thèse visait à analyser plus finement cet insert. Des expériences de transgénèse utilisant un BAC raccourci dérivé (BAC 6) nous a permis d'effectuer une primo-localisation de ces éléments . Dans cette région deux loci ont été identifiés : celui de la cycline T1 et FLJ20436. Leur caractérisation fonctionnelle a permis de montrer qu'ils sont actifs au sein du BAC et à expression ubiquiste. De façon inattendue, l'utilisation du promoteur de la cycline T1 en transgénèse a conduit à unessur-expression dans la lignée germinale mâle. Le gène FLJ20436 présente un épissage complexe. Ces études nous ont amenés à suspecter la présence de deux domaines chromatiniens putatifs séparant ces gènes à expression ubiquiste de celui de l'a-lactalbumine. L'analyse structurale de ces loci a permis de dresser une carte précise du BAC 41 et de délimiter une région frontière séparant les deux domaines chromatiniens putatifs. Une recherche en son sein d'éléments cis-régulateurs dominants a été initiée. L'identification et l'association de tels éléments au promoteur du gène de l'a-lactalbumine devraient contribuer à la mise au point de vecteurs d'expression efficients pour la transgénèse mammaireLIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Identification of bovine b-casein (CASB) C allele by amplification created restriction site (ACRS)

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