quarta-feira, 7 de outubro de 2020

O genoma em mosaico do gado indígena africano como um recurso genético único para o pastoreio africano

Resumo

A pecuária bovina desempenha um papel central na subsistência humana na África. No entanto, a história genética de seu sucesso permanece desconhecida. Aqui, por meio da análise da sequência do genoma inteiro de 172 bovinos indígenas africanos de 16 raças representativas dos principais grupos de bovinos, identificamos um grande evento de mistura de gado taurino × indicino datado de cerca de 750-1.050 anos atrás, que moldou o genoma do gado de hoje no Chifre da África. Identificamos 16 loci ligados a adaptações ambientais africanas em animais mestiços que mostram um excesso de ancestralidade taurina ou indicina. Estes incluem genes relacionados com imunidade, tolerância ao calor e reprodução. Além disso, identificamos um locus altamente divergente em gado taurino africano, que está supostamente ligado à tripanotolerância e presente em gado mestiço que vive em áreas infestadas por tripanossomose.Nossas descobertas indicam que uma combinação de taurina passada e recursos genéticos derivados de mistura de indicina recentes está na raiz do sucesso atual do pastoralismo africano.

Opções de acesso

Alugue ou compre um artigo

Obtenha acesso limitado por tempo ou ao artigo completo no ReadCube.

de $ 8,99

Todos os preços são preços NET.

Disponibilidade de dados

As sequências recém-geradas para 114 bovinos africanos e duas amostras de búfalos africanos estão disponíveis no Sequence Read Archive (SRA) com o número de acesso do Bioproject PRJNA574857 . As sequências disponíveis ao público foram baixadas do SRA e do China National GeneBank (CNGB) com os seguintes números de acesso do projeto; CNP0000189 (Achai, Bhagnari, Cholistani, Dajal, Dhanni, Gabrali, Hariana, Lohani, Sindi, Sahiwal e Tharparkar), PRJNA318087 (Angus, Ankole, Jersey, Quênia Boran, Kenana, N'Dama e Ogaden), PRJNA514237 (Boskarin, Limia, Maremmana, Maronesa, Pajuna, Podolica e Sayaguesa), PRJNA324822 (Brahman), PRJNA343262(Brahman, Gir, Hereford, Nelore e Simental), PRJNA432125 (Brahman), PRJEB28185 (Eastern Finn e Finn Ocidental), PRJNA210523 (Hanwoo), PRJNA379859 (Hariana, Sahiwal e Thaparkar), PRJNA210521 (Holstein), PRJNA386202 (Muturu) e PRJNA507259 (Nelore). O arquivo de variantes conhecidas (ARS1.2PlusY_BQSR_v3.vcf.gz) para a recalibração da pontuação de qualidade básica foi fornecido pelo 1000 Bull Genomes Project ( http://www.1000bullgenomes.com/ ). A anotação das regiões candidatas foi baseada no arquivo ARS-UCD1.2 Gene Transfer Format (.gtf) do Ensembl versão 99 ( http://www.ensembl.org/ ). O banco de dados PANTHER (http://pantherdb.org/ ) foi usado para análise de enriquecimento funcional de um conjunto de genes candidatos.

Referências

  1. 1

    Schneider, HK Um modelo de economia e sociedade indígenas africanas. Comp. Viga. Soc. Hist. 7 , 37–55 (1964).

    Google Scholar 

  2. 2

    Di Lernia, S. et al. Dentro do 'complexo de gado africano': enterros de animais no Holoceno central do Saara. PLoS ONE 8 , e56879 (2013).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  3. 3 -

    Mwai, O., Hanotte, O., Kwon, Y.-J. & Cho, gado indígena da África do Sul: recursos genéticos únicos em um mundo em rápida mudança. Asiático-Australas. J. Anim. Sci. 28 , 911–921 (2015).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  4. 4 -

    Roberts, C. & Gray, A. Studies on trypanosome-resistente bovino. II. O efeito da tripanossomíase em bovinos N'dama, Muturu e Zebu. Trop. Anim. Health Prod. 5 , 220–233 (1973).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  5. 5

    Hanotte, O. et al. Distribuição geográfica e frequência de um alelo específico Bos taurus taurino e um indicativo Bos indicus Y entre raças de gado da África subsaariana. Mol. Ecol. 9 , 387-396 (2000).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  6. 6

    Hanotte, O. et al. Pastoralismo africano: marcas genéticas de origens e migrações. Science 296 , 336–339 ​​(2002).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  7. 7

    Loftus, RT, MacHugh, DE, Bradley, DG, Sharp, PM & Cunningham, P. Evidence for two independent domestication of gado. Proc. Natl Acad. Sci. USA 91 , 2757–2761 (1994).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  8. 8

    MacHugh, DE, Shriver, MD, Loftus, RT, Cunningham, P. & Bradley, DG Variação do DNA de microssatélites e a evolução, domesticação e filogeografia de gado taurino e zebu ( Bos taurus e Bos indicus ). Genetics 146 , 1071–1086 (1997).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  9. 9

    Achilli, A. et al. Os genomas mitocondriais de auroques extintos sobrevivem no gado doméstico. Curr. Biol. 18 , R157 – R158 (2008).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  10. 10

    Bibi, F. Uma filogenia mitocondrial multi-calibrada de Bovidae existentes (Artiodactyla, Ruminantia) e a importância do registro fóssil para a sistemática. BMC Evolut. Biol. 13 , 166 (2013).

    Google Scholar 

  11. 11

    Gifford-Gonzalez, D. & Hanotte, O. Domesticating animals in Africa. no The Oxford Handbook of African Archaeology 491–506 (Oxford University Press, 2013).

  12. 12

    Blench, R. & MacDonald, K. As Origens e Desenvolvimento da Pecuária Africana: Arqueologia, Genética, Linguística e Etnografia (Routledge, 2006).

  13. 13

    Ajmone-Marsan, P., Garcia, JF & Lenstra, JA Sobre a origem do gado: como os auroques se tornaram gado e colonizaram o mundo. Evol. Anthropol. 19 , 148–157 (2010).

    Google Scholar 

  14. 14

    Manning, K. Os primeiros pastores do Sahel da África Ocidental: análise comparativa entre locais de dados zooarqueológicos do vale do baixo Tilemsi, Mali. em Pessoas e Animais no Holoceno na África. Recent Advances in Archaeozoology 75–85 (Africa Magna, 2011).

  15. 15

    Hildebrand, EA & Grillo, KM Primeiros pastores e sítios monumentais na África oriental: datação e interpretação. Antiquity 86 , 338-352 (2012).

    Google Scholar 

  16. 16

    Chritz, KL et al. Clima, ecologia e disseminação do pastoreio na África oriental. Quat. Sci. Rev. 204 , 119–132 (2019).

    Google Scholar 

  17. 17

    Lesur, J., Hildebrand, EA, Abawa, G. & Gutherz, X. O advento do pastoreio no Chifre da África: novos dados da Etiópia, Djibouti e Somalilândia. Quat. Int. 343 , 148–158 (2014).

    Google Scholar 

  18. 18

    Gifford-Gonzalez, D. & Hanotte, O. Animais domesticados na África: implicações dos achados genéticos e arqueológicos. J. World Prehist. 24 , 1-23 (2011).

    Google Scholar 

  19. 19

    Epstein, H. A Origem dos Animais Domésticos da África (Africana Publishing Corporation, 1971).

  20. 20

    Gifford-Gonzalez, D. Desafios da doença animal para o surgimento do pastoralismo na África Subsaariana. Afr. Archaeol. Rev. 17 , 95-139 (2000).

    Google Scholar 

  21. 21

    Sadr, K. A arqueologia do pastoreio no extremo sul da África. no The Oxford Handbook of African Archaeology 645-655 (Oxford University Press, 2013).

  22. 22

    Gifford-Gonzalez, D. 'Desafios da doença animal' quinze anos depois: a hipótese à luz de novos dados. Quat. Int. 436 , 283–293 (2017).

    Google Scholar 

  23. 23

    Felius, M., Koolmees, PA, Theunissen, B., European Cattle Genetic Diversity Consortium & Lenstra, JA Sobre as raças de gado - classificações históricas e atuais. Diversity 3 , 660–692 (2011).

  24. 24

    Freeman, A. et al. Mistura e diversidade nas populações de gado da África Ocidental. Mol. Ecol. 13 , 3477-3487 (2004).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  25. 25

    Bradley, DG, MacHugh, DE, Cunningham, P. & Loftus, RT Diversidade mitocondrial e as origens do gado africano e europeu. Proc. Natl Acad. Sci. USA 93 , 5131–5135 (1996).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  26. 26

    Bonfiglio, S. et al. Origem e disseminação de Bos taurus : novas pistas de genomas mitocondriais pertencentes ao haplogrupo T1. PLoS ONE 7 , e38601 (2012).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  27. 27

    Tarekegn, GM et al. Variações na região mitocondrial do citocromo b entre as populações de bovinos indígenas da Etiópia afirmam a origem materna e a dinâmica histórica dos Bos taurus . Asiático-Australas. J. Anim. Sci. 31 , 1393 (2018).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  28. 28

    Pérez-Pardal, L. et al. Microssatélites Y-específicos revelam uma subfamília africana em gado taurino ( Bos taurus ). Anim. Genet. 41 , 232–241 (2010).

    PubMed  Google Scholar 

  29. 29

    Mbole-Kariuki, MN et al. A análise do genoma revela a história da mistura antiga e recente de Shorthorn Zebu da África Oriental do Quênia Ocidental. Heredity 113 , 297 (2014).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  30. 30

    Bahbahani, H. et al. Assinaturas de seleção para adaptação ambiental e aptidão do híbrido zebu × taurina em Shorthorn Zebu da África Oriental. Frente. Genet. 8 , 68 (2017).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  31. 31

    Kim, J. et al. A paisagem do genoma do gado indígena africano. Genome Biol. 18 , 34 (2017).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  32. 32

    Verhoeven, KJ, Macel, M., Wolfe, LM & Biere, A. Mistura de população, invasões biológicas e o equilíbrio entre adaptação local e depressão por endogamia. Proc. R. Soc. B Biol. Sci. 278 , 2–8 (2010).

    Google Scholar 

  33. 33

    Hovick, SM & Whitney, KD A hibridização está associada a fecundidade e tamanho aumentados em taxa invasivos: suporte meta-analítico para a hipótese de hibridização-invasão. Ecol. Lett. 17 , 1464-1477 (2014).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  34. 34

    Medugorac, I. et al. Análise do genoma completo de hibridização introgressiva e caracterização do legado bovino de iaques da Mongólia. Nat. Genet. 49 , 470 (2017).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  35. 35

    Chen, N. et al. O novo sequenciamento do genoma completo revela ancestralidade mundial e eventos de introgressão adaptativa de gado domesticado no Leste Asiático. Nat. Comum. 9 , 2337 (2018).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  36. 36

    Wu, D.-D. et al. A introgressão difusa facilitou a domesticação e adaptação no complexo de espécies de Bos . Nat. Ecol. Evol. 2 , 1139–1145 (2018).

    PubMed  Google Scholar 

  37. 37

    Wu, C.-I. & Ting, C.-T. Genes e especiação. Nat. Rev. Genet. 5 , 114 (2004).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  38. 38

    Tijjani, A., Utsunomiya, YT, Ezekwe, A., Nash, O. & Hanotte, OH A análise da sequência do genoma revela assinaturas de seleção em gado Muturu da África Ocidental, tolerante a tripano em perigo de extinção. Frente. Genet. 10 , 442 (2019).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  39. 39

    Bahbahani, H. et al. Assinaturas de seleção positiva em bovinos zebuínos africanos Butana e Kenana. PLoS ONE 13 , e0190446 (2018).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  40. 40

    Rege, J., Ayalew, W., Getahun, E., Hanotte, O. & Dessie, T. DAGRIS (Sistema de Informação de Recursos Genéticos de Animais Domésticos) (International Livestock Research Institute, 2006).

  41. 41

    Canavez, FC et al. Sequência do genoma e montagem de Bos indicus . J. Heredity 103 , 342–348 (2012).

    CAS  Google Scholar 

  42. 42

    Browning, SR & Browning, BL Faseamento de haplótipos e inferência de dados perdidos rápida e precisa para estudos de associação de genoma inteiro pelo uso de agrupamento de haplótipos localizado. Sou. J. Hum. Genet. 81 , 1084–1097 (2007).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  43. 43

    Bahbahani, H., Afana, A. & Wragg, D. Assinaturas genômicas de introgressão adaptativa e adaptação ambiental no gado Sheko do sudoeste da Etiópia. PLoS ONE 13 , e0202479 (2018).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  44. 44

    Alexander, DH, Novembre, J. & Lange, K. Estimativa rápida baseada em modelo de ancestralidade em indivíduos não relacionados. Genome Res. 19 , 1655–1664 (2009).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  45. 45

    Patterson, N. et al. Mistura antiga na história humana. Genetics 192 , 1065–1093 (2012).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  46. 46

    Pickrell, JK et al. Antigos ancestrais da Eurásia ocidental no sul e no leste da África. Proc. Natl Acad. Sci. USA 111 , 2632–2637 (2014).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  47. 47

    Porter, V., Alderson, L., Hall, SJ & Sponenberg, DP Mason's World Encyclopedia of Livestock Breeding and Breeding (Cabi, 2016).

  48. 48

    Rege, J. Zebu Cattle of Kenya: Uses, Performance, Farmer Preferences, Measures of Genetic Diversity and Options for Improved Use (ILRI 2001).

  49. 49.

    Park, SD et al. O sequenciamento do genoma do extinto auroque selvagem da Eurásia, Bos primigenius , ilumina a filogeografia e a evolução do gado. Genome Biol. 16 , 234 (2015).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  50. 50

    Hellenthal, G. et al. Um atlas genético da história da mistura humana. Science 343 , 747–751 (2014).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  51. 51

    Dias-Alves, T., Mairal, J. & Blum, MG Loter: um pacote de software para inferir ancestralidade local para uma ampla gama de espécies. Mol. Biol. Evol. 35 , 2318–2326 (2018).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  52. 52

    Morchikh, M. et al. HEXIM1 e NEAT1 ARN não codificante longo formam um complexo de múltiplas subunidades que regula a resposta imune inata mediada por DNA. Mol. Cell 67 , 387–399.e5 (2017).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  53. 53

    Flach, H. et al. A proteína Mzb1 regula a homeostase do cálcio, a secreção de anticorpos e a ativação da integrina em células B inatas. Immunity 33 , 723–735 (2010).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  54. 54

    Patel, S. & Jin, L. variantes TMEM173 e importância potencial para a biologia e doenças humanas. Genes Immun. 20 , 82 (2019).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  55. 55

    Qiu, X.-B., Shao, Y.-M., Miao, S. & Wang, L. A diversidade da família DnaJ / Hsp40, os parceiros cruciais para os chaperones Hsp70. Célula. Mol. Life Sci. 63 , 2560–2570 (2006).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  56. 56

    Delbes, G., Yanagiya, A., Sonenberg, N. & Robaire, B. A proteína 2 de interação PABP (Paip2) é um importante regulador da tradução envolvido na maturação de células germinativas masculinas e na fertilidade masculina. Biol. Reprod. 81 , 167-167 (2009).

    Google Scholar 

  57. 57

    McReynolds, S. et al. Rumo à identificação de um subconjunto de infertilidade inexplicada: uma abordagem proteômica do esperma. Fertil. Steril. 102 , 692–699 (2014).

    PubMed  Google Scholar 

  58. 58

    Kuo, Y.-C. et al. SEPT12 orquestra a formação do anel de espermatozoide de mamíferos organizando complexos octaméricos centrais com outras proteínas SEPT. J. Cell Sei. 128 , 923–934 (2015).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  59. 59.

    Zhao, Y. et al. Receptores do inflamassoma NLRC4 para flagelina bacteriana e aparelho de secreção do tipo III. Nature 477 , 596 (2011).

    CAS  Google Scholar 

  60. 60

    Canna, SW et al. Uma mutação do inflamassoma de NLRC4 de ativação causa autoinflamação com síndrome de ativação macrofágica recorrente. Nat. Genet. 46 , 1140 (2014).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  61. 61

    Kitamura, A., Sasaki, Y., Abe, T., Kano, H. & Yasutomo, K. Uma mutação herdada em NLRC4 causa autoinflamação em humanos e camundongos. J. Exp. Med. 211 , 2385-2396 (2014).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  62. 62

    Wang, X. et al. A proteína Sialostatina L2 do carrapato se liga à anexina A2 e inibe a ativação do inflamassoma mediada por NLRC4. Infectar. Immun. 84 , 1796-1805 (2016).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  63. 63

    Rege, J., Aboagye, G. & Tawah, C. Shorthorn gado da África Ocidental e Central. I. Origem, distribuição, classificação e estatísticas populacionais. World Anim. Rev. 78 , 2-13 (1994).

    Google Scholar 

  64. 64

    Yi, X. et al. O sequenciamento de 50 exomas humanos revela adaptação a grandes altitudes. Science 329 , 75–78 (2010).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  65. 65

    MacEachern, S., Hayes, B., McEwan, J. & Goddard, M. Um exame da seleção positiva e alteração do tamanho efetivo da população em populações de gado Angus e Holstein ( Bos taurus ) usando uma plataforma de genotipagem SNP de alta densidade e a contribuição de polimorfismo antigo para diversidade genômica em gado doméstico. BMC Genomics 10 , 181 (2009).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  66. 66

    Flori, L. et al. Mistura adaptativa na zona híbrida de bovinos da África Ocidental: uma visão da população Borgou. Mol. Ecol. 23 , 3241-3257 (2014).

    PubMed  Google Scholar 

  67. 67

    Newman, JL The Peopling of Africa: A Geographic Interpretation (Yale University Press, 1995).

  68. 68

    Russell, JM, Verschuren, D. & Eggermont, H. Complexidade espacial do clima de 'Pequena Idade do Gelo' na África Oriental: registros sedimentares de duas bacias de lagos de cratera no oeste de Uganda. Holocene 17 , 183–193 (2007).

    Google Scholar 

  69. 69

    Phoofolo, P. Epidemias e revoluções: a epidemia de peste bovina na África Austral do final do século XIX. Past Present 138 , 112-143 (1993).

    Google Scholar 

  70. 70

    Loh, P.-R. et al. Inferir histórias de mistura de populações humanas usando desequilíbrio de ligação. Genetics 193 , 1233–1254 (2013).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  71. 71

    Boivin, N., Crowther, A., Prendergast, M. & Fuller, DQ Indian Ocean food globalization and Africa. Afr. Archaeol. Rev. 31 , 547–581 (2014).

    Google Scholar 

  72. 72

    Burrow, HM et al. Rumo a um novo fenótipo para resistência ao carrapato em bovinos de corte e leite: uma revisão. Anim. Prod. Sci. 59 , 1401–1427 (2019).

    CAS  Google Scholar 

  73. 73

    Hansen, P. Adaptações fisiológicas e celulares do gado zebu ao estresse térmico. Anim. Reprod. Sci. 82 , 349-360 (2004).

    PubMed  Google Scholar 

  74. 74

    Mirkena, T. et al. Genética da adaptação em animais domésticos: uma revisão. Livest. Sci. 132 , 1–12 (2010).

    Google Scholar 

  75. 75

    Porto-Neto, LR et al. Divergência genômica de gado zebu e taurino identificada por meio de genotipagem SNP de alta densidade. BMC Genomics 14 , 876 (2013).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  76. 76

    Bahbahani, H. et al. Assinaturas de seleção positiva em Shorthorn Zebu da África Oriental: uma análise de polimorfismo de nucleotídeo único em todo o genoma. Sci. Rep. 5 , 11729 (2015).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  77. 77

    Kasarapu, P. et al. O Bos taurus - equilíbrio Bos indicus na fertilidade e genes relacionados ao leite. PLoS ONE 12 , e0181930 (2017).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  78. 78

    Boone, M. & Deen, PM Fisiologia e fisiopatologia da reabsorção renal de água regulada pela vasopressina. Pflugers Arch. 456 , 1005 (2008).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  79. 79

    Sodhi, M. et al. Análise de microssatélites da estrutura genética da população de raças zebuínas ( Bos indicus ) da região noroeste da Índia. Anim. Biotechnol. 22 , 16–29 (2011).

    PubMed  Google Scholar 

  80. 80

    Yang, Z. et al. A fosforilação ATG4B (Autophagin-1) modula a autofagia. J. Biol. Chem. 290 , 26549–26561 (2015).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  81. 81

    Ishikawa, H., Ma, Z. & Barber, GN STING regula a imunidade inata dependente de interferon tipo I mediada por DNA intracelular. Nature 461 , 788-792 (2009).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  82. 82

    Yamada, S. et al. Análise quantitativa da expressão de mRNA de citocinas e carga de DNA de protozoário em bovinos infectados com Theileria parva . J. Vet. Med. Sci. 71 , 49–54 (2009).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  83. 83

    McElroy, AK & Nichol, ST O vírus da febre do Vale do Rift inibe uma resposta pró-inflamatória em macrófagos derivados de monócitos humanos infectados experimentalmente e uma resposta pró-inflamatória de citocinas pode estar associada à sobrevivência do paciente durante a infecção natural. Virology 422 , 6-12 (2012).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  84. 84

    Smetko, A. et al. Tripanossomose: potencial driver de seleção em gado africano. Frente. Genet. 6 , 137 (2015).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  85. 85

    Murray, M., Trail, J., Davis, C. & Black, S. Resistência genética à tripanossomíase africana. J. Infect. Dis. 149 , 311-319 (1984).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  86. 86

    Safran, M. et al. GeneCards versão 3: o integrador do gene humano. Database 2010 , 1-16 (2010).

    Google Scholar 

  87. 87

    Pomerantz, JL, Denny, EM & Baltimore, D. CARD11 medeia a ativação fator-específica de NF-κB pelo complexo receptor de células T. EMBO J. 21 , 5184–5194 (2002).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  88. 88

    Hara, H. et al. A proteína da família MAGUK CARD11 é essencial para a ativação de linfócitos. Immunity 18 , 763–775 (2003).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  89. 89

    Noyes, H. et al. A análise genética e de expressão de bovinos identifica genes candidatos em vias de resposta à infecção por Trypanosoma congolense . Proc. Natl Acad. Sci. USA 108 , 9304–9309 (2011).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  90. 90

    Cecchi, G., Paone, M., Herrero, RA, Vreysen, MJ & Mattioli, RC Desenvolvimento de um atlas continental da distribuição e infecção tripanossomal de moscas tsé-tsé ( espécie Glossina ). Parasit. Vetores 8 , 284 (2015).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  91. 91.

    Lemecha et al. Resposta de quatro raças de gado indígenas ao desafio natural de tsé-tsé e tripanossomose no vale Ghibe da Etiópia. Veterinario. Parasitol. 141 , 165-176 (2006).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  92. 92

    Naessens, J., Teale, A. & Sileghem, M. Identificação de mecanismos de resistência natural à tripanossomíase africana em gado. Veterinario. Immunol. Immunopathol. 87 , 187–194 (2002).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  93. 93.

    Hanotte, O. et al. Mapeamento de locos de características quantitativas que controlam a tripanotolerância em um cruzamento de bovinos N'Dama da África Ocidental tolerantes e Boran da África Oriental suscetíveis. Proc. Natl Acad. Sci. USA 100 , 7443–7448 (2003).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  94. 94

    Courtin, D. et al. Genética do hospedeiro na tripanossomíase africana. Infectar. Genet. Evol. 8 , 229-238 (2008).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  95. 95

    Ciccia, A. et al. Identificação de FAAP24, uma proteína do complexo central de anemia de Fanconi que interage com FANCM. Mol. Cell 25 , 331–343 (2007).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  96. 96.

    Cohn, MA et al. Um complexo proteico multissubunidades contendo UAF1 regula a via da anemia de Fanconi. Mol. Cell 28 , 786–797 (2007).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  97. 97

    Kumar, L. et al. A repetição rica em leucina contendo 8A (LRRC8A) é essencial para o desenvolvimento e função dos linfócitos T. J. Exp. Med. 211 , 929–942 (2014).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  98. 98

    Ball, EA et al. IFNAR1 controla a progressão para malária cerebral em crianças e patologia cerebral de células T CD8 + em camundongos infectados com Plasmodium berghei . J. Immunol. 190 , 5118–5127 (2013).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  99. 99

    Makina, SO et al. Varredura do genoma para assinaturas de seleção em seis raças de gado na África do Sul. Genet. Sel. Evol. 47 , 92 (2015).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  100. 100

    Gautier, M. et al. Uma varredura bayesiana do genoma completo para divergência genética adaptativa em gado da África Ocidental. BMC Genomics 10 , 550 (2009).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  101. 101

    Kahle, D. & Wickham, H. ggmap: spatial visualization with ggplot2. RJ 5 , 144–161 (2013).

    Google Scholar 

  102. 102

    Danecek, P. et al. O formato de chamada de variante e VCFtools. Bioinformatics 27 , 2156–2158 (2011).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  103. 103

    Lee, H.-J. et al. Decifrando o projeto genético por trás das proteínas e da produção do leite holandês. Genome Biol. Evol. 6 , 1366–1374 (2014).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  104. 104

    Shin, D.-H. et al. Excluída a variação do número de cópias de Hanwoo e Holstein usando o sequenciamento de próxima geração no nível da população. BMC Genomics 15 , 240 (2014).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  105. 105

    Heaton, MP et al. Usando diversos genomas de gado de corte dos EUA para identificar mutações missense no EPAS1 , um gene associado à hipertensão pulmonar. F1000Res. 5 , 2003 (2016).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  106. 106

    Taylor, JF et al. Lições para genômica de gado a partir do sequenciamento do genoma e do transcriptoma em bovinos e outros mamíferos. Genet. Sel. Evol. 48 , 59 (2016).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  107. 107

    Andrews, S. FastQC: uma ferramenta de controle de qualidade para dados de sequência de alto rendimento. Babraham Bioinformatics http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/ (2010).

  108. 108

    Bolger, AM, Lohse, M. & Usadel, B. Trimmomatic: um trimmer flexível para dados de sequência Illumina. Bioinformatics 30 , 2114–2120 (2014).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  109. 109

    Li, H. & Durbin, R. Alinhamento de leitura curta rápido e preciso com transformada de Burrows-Wheeler. Bioinformatics 25 , 1754–1760 (2009).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  110. 110

    Li, H. et al. O alinhamento de sequência / formato do mapa e SAMtools. Bioinformatics 25 , 2078–2079 (2009).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  111. 111

    McKenna, A. et al. The Genome Analysis Toolkit: uma estrutura MapReduce para analisar dados de sequenciamento de DNA de última geração. Genome Res. 20 , 1297–1303 (2010).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  112. 112

    Cingolani, P. et al. Um programa para anotar e prever os efeitos de polimorfismos de nucleotídeo único, SnpEff: SNPs no genoma de Drosophila melanogaster cepa w1118; iso-2; iso-3. Fly 6 , 80–92 (2012).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  113. 113

    Yang, J., Lee, SH, Goddard, ME & Visscher, PM GCTA: uma ferramenta para análise de traços complexos em todo o genoma. Sou. J. Hum. Genet. 88 , 76–82 (2011).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  114. 114

    Purcell, S. et al. PLINK: um conjunto de ferramentas para associação de genoma inteiro e análises de ligação com base na população. Sou. J. Hum. Genet. 81 , 559–575 (2007).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  115. 115

    Evanno, G., Regnaut, S. & Goudet, J. Detecção do número de clusters de indivíduos usando o software STRUCTURE: a simulação study. Mol. Ecol. 14 , 2611–2620 (2005).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  116. 116

    Weir, BS & Cockerham, CC Estimating F-statistics for the analysis of population structure. Evolution 38 , 1358–1370 (1984).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  117. 117

    Nguyen, L.-T., Schmidt, HA, Von Haeseler, A. & Minh, BQ IQ-TREE: um algoritmo estocástico rápido e eficaz para estimar filogenias de máxima verossimilhança. Mol. Biol. Evol. 32 , 268-274 (2015).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  118. 118

    Kalyaanamoorthy, S., Minh, BQ, Wong, TK, von Haeseler, A. & Jermiin, LS ModelFinder: seleção rápida de modelo para estimativas filogenéticas precisas. Nat. Methods 14 , 587 (2017).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  119. 119

    Felsenstein, J. Árvores evolucionárias de sequências de DNA: uma abordagem de máxima verossimilhança. J. Mol. Evol. 17 , 368-376 (1981).

    CAS  Google Scholar 

  120. 120

    Kousathanas, A. et al. Inferindo heterozigosidade de genomas antigos e de baixa cobertura. Genetics 205 , 317-332 (2017).

    PubMed  Google Scholar 

  121. 121

    Ma, L. et al. Recombinação específica do sexo do gado e controle genético a partir de uma ampla análise de pedigree. PLoS Genet. 11 , e1005387 (2015).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  122. 122

    Lawson, DJ, Hellenthal, G., Myers, S. & Falush, D. Inferência da estrutura da população usando dados de haplótipos densos. PLoS Genet. 8 , e1002453 (2012).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  123. 123

    Voight, BF, Kudaravalli, S., Wen, X. & Pritchard, JK Um mapa da seleção positiva recente no genoma humano. PLoS Biol. 4 , e72 (2006).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  124. 124

    Maclean, CA, Chue Hong, NP & Prendergast, JG hapbin: um programa eficiente para realizar varreduras baseadas em haplótipos para seleção positiva em grandes conjuntos de dados genômicos. Mol. Biol. Evol. 32 , 3027–3029 (2015).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  125. 125

    Utsunomiya, Y. et al. Pistas genômicas da história evolutiva do gado Bos indicus . Anim. Genet. 50 , 557–568 (2019).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  126. 126

    Koufariotis, L. et al. O sequenciamento do genoma do mosaico do gado Brahman identifica a introgressão histórica e recente, incluindo a pesquisa. Sci. Rep. 8 , 17761 (2018).

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  127. 127

    O'brien, AMP et al. Baixos níveis de introgressão de taurina nas atuais populações brasileiras de bovinos indicadores Nelore e Gir. Genet. Sel. Evol. 47 , 31 (2015).

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  128. 128

    Zerbino, DR et al. Ensembl 2018. Nucleic Acids Res. 46 , D754 – D761 (2017).

    PubMed Central  Google Scholar 

  129. 129

    Mi, H., Muruganujan, A., Ebert, D., Huang, X. & Thomas, PD PANTHER versão 14: mais genomas, um novo PANTHER GO-slim e melhorias nas ferramentas de análise de enriquecimento. Nucleic Acids Res. 47 , D419 – D426 (2019).

    CAS  Google Scholar 

  130. 130

    Croft, D. et al. A base de conhecimento da via Reactome. Nucleic Acids Res. 42 , D472 – D477 (2014).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

Baixar referências

Reconhecimentos

Este trabalho foi apoiado por uma doação do Programa BioGreen 21 de Próxima Geração e Projeto Pós-Genoma (Projetos Nos. PJ01323701 e PJ01040601), Administração de Desenvolvimento Rural, República da Coréia. A amostragem das populações de gado foi apoiada pelo CGIAR Livestock and Fish CRP (Uganda e Etiópia), pela Universidade de Cartum (Sudão) e pela Agência Nacional de Desenvolvimento de Biotecnologia (NABDA) (Nigéria). As seguintes instituições e seus funcionários forneceram ajuda para a amostragem do gado africano: a Fazenda ILRI Kapiti; o Ministério dos Recursos Animais, Pesca e Gama (Sudão); a Ol Pejeta Conservancy (Quênia); o Instituto de Biodiversidade (Etiópia); e os Diretores de Serviços Veterinários e os criadores de gado da Etiópia, Quênia, Uganda e Sudão.O programa de genômica de gado do ILRI é apoiado pelo Programa de Pesquisa em Pecuária do CGIAR (CRP Livestock), que é apoiado por contribuintes do Fundo Fiduciário do CGIAR (http://www.cgiar.org/about-us/our-funders/) Esta pesquisa foi financiada em parte pela Fundação Bill & Melinda Gates e com a ajuda do Reino Unido do Foreign, Commonwealth and Development Office (Grant Agreement OPP1127286) sob os auspícios do Centro de Genética e Saúde de Animais Tropicais (CTLGH), estabelecido conjuntamente por a Universidade de Edimburgo, SRUC (Colégio Rural da Escócia) e o Instituto Internacional de Pesquisa de Gado. As descobertas e conclusões aqui contidas são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente as posições ou políticas da Fundação Bill & Melinda Gates ou do Governo do Reino Unido. Agradecemos aos revisores por seus comentários críticos e construtivos sobre o manuscrito, e a D. Gifford-Gonzalez (Universidade da Califórnia, Santa Cruz, CA,EUA) para uma leitura crítica do manuscrito à luz dos conhecimentos atuais sobre a arqueologia e a história da pastorícia africana.

Informação sobre o autor

Afiliações

Contribuições

KK e OH desenvolveram as principais idéias conceituais. OH e HK administraram o projeto. DL, SC, SJO, H.-KL, OAM, TD, SK, OH e HK conceberam e projetaram todos os experimentos descritos. OAM, TD, BS, GMT e AT contribuíram com a coleta de amostras e trabalho laboratorial. KK, TK, DY, J. Jang, SS, SL, J. Jung e HJ analisaram os dados. KK, CJ, JK e OH redigiram o manuscrito. Todos os autores leram e aprovaram o manuscrito final.

Autores correspondentes

Correspondência para Olivier Hanotte ou Heebal Kim .

Declarações de ética

Interesses competitivos

Os autores declaram não haver interesses conflitantes.

Informação adicional

Nota do editor A Springer Nature permanece neutra em relação a reivindicações de jurisdição em mapas publicados e afiliações institucionais.

Dados estendidos

Dados estendidos Fig. 1 Melhoria na concordância do genótipo após o refinamento do genótipo usando BEAGLE como uma função da cobertura de profundidade.

O eixo y mostra a concordância entre genótipos chamados a partir de dados de sequenciamento em comparação com genótipos obtidos usando o BovineSNP50 Genotyping BeadChip.

Dados estendidos Fig. 2 Delta K do número de agrupamento K na análise de agrupamento genético usando ADMIXTURE.

Um subconjunto de ~ 1,6 milhões de SNPs (poda baseada em desequilíbrio de ligação (LD) usando PLINK v1.9 com opção '-indep-pairwise 50 10 0.1') foi usado para K de 1 a 10. A análise delta K sugere K = 2 como o número mais provável de ancestrais genéticos distintos entre os 10 Ks (delta K = 31,02).

Dados estendidos Fig. 3 Valores médios de Fst aos pares entre raças de gado representadas por mais de um animal.

Sheko é indicado como amarelo.

Dados estendidos Fig. 4 Heterozigosidade estimada de raças de gado.

Os limites inferior e superior da caixa correspondem ao primeiro e terceiro quartis (o 25º e 75º percentis), respectivamente. A linha horizontal na caixa representa o valor médio. O bigode superior e inferior se estendem dos limites ao maior e menor valor não mais do que 1,5 * intervalo interquartil (IQR), respectivamente. O número de animais biologicamente independentes usados ​​nesta análise para cada raça é o seguinte: Achai (2), Afar (9), Angus (10), Ankole (10), Arsi (10), Barka (9), Bhagnari (3 ), Boskarin (1), Brahman (20), Butana (20), Cholistani (2), Dajal (1), Dhanni (2), Finn oriental (5), Boran etíope (10), Fogera (9), Gabrali (2), Gir (4), Goffa (10), Hanwoo (23), Hariana (3), Hereford (18), Holstein (10), Horro (11), Jersey (10), Kenya Boran (10), Kenana (13), Limia (1), Lohani (1), Maremmana (3), Maronesa (1), Mursi (10),Muturu (10), N'Dama (13), Nelore (10), Ogaden (9), Pajuna (2), Poldolica (1), Red Sindhi (1), Sahiwal (2), Sayaguesa (2), Sheko ( 9), Simmental (11), Tharparkar (3) e Wetern Finn (5). Sheko é indicado como amarelo.

Dados estendidos Fig. 5 Execuções de padrões de homozigosidade de raças de gado.

Sheko é indicado como amarelo.

Dados estendidos Fig. 6 Decaimento LD ponderado na raça Kenya Boran antes e depois de equipado com um modelo de mistura de pulso duplo.

A curva vermelha mostra o ajuste exponencial aos dados. a , LD ponderado ajustado por um modelo de mistura de pulso único, ao usar EAT e Muturu como população de referência separadamente. b , LD ponderado ajustado por um modelo de mistura de pulso duplo, ao usar EAT e Muturu como população de referência separadamente.

Dados estendidos Fig. 7 Distribuição de proporções de SNPs com | iHS | ≥ 2 e ancestralidade taurina em cada janela de 50 kb.

a , Distribuição de proporções de SNPs com | iHS | ≥ 2. b , Distribuição da ancestralidade taurina. As janelas com SNPs inferiores a 10 foram removidas. As linhas tracejadas indicam o maior 1% para a , e o maior ou menor 0,5% em b .

Dados estendidos Fig. 8 Distribuição da ancestralidade taurina nas regiões candidatas (o mais alto 1% para proporção de SNPs com | iHS | ≥ 2) e janelas do genoma inteiro.

As linhas tracejadas indicam a média (1% superior na análise de iHS: 26,14% e genoma completo: 32,49%).

Dados estendidos Fig. 9 Distribuição da ancestralidade taurina de acordo com quantis de proporções de SNPs com | iHS | ≥ 2 em cada janela de 50 kb.

Os limites inferior e superior da caixa correspondem ao primeiro e terceiro quartis (o 25º e 75º percentis), respectivamente. A linha horizontal na caixa representa o valor médio. O bigode superior e inferior se estendem dos limites ao maior e menor valor não mais do que 1,5 * intervalo interquartil (IQR), respectivamente. Asterisco indica o 1% mais alto com proporções de SNPs com | iHS | ≥ 2. n  = 149 (gado africano corcunda) animais biologicamente independentes foram usados ​​nesta análise.

Dados estendidos Fig. 10 Distribuição da ancestralidade taurina média gerada pela reamostragem de janelas aleatórias (o mesmo número de janelas que o candidato) por 0,1 milhão de vezes.

O asterisco indica ancestralidade taurina média das janelas candidatas da análise iHS.

Informação suplementar

Informação suplementar

Nota complementar, tabelas 1–13 e figs. 1-3

Resumo de relatórios

Direitos e permissões

Reimpressões e permissões

Sobre este artigo

Verifique a moeda e a autenticidade via CrossMark

Cite este artigo

Kim, K., Kwon, T., Dessie, T. et al. O genoma em mosaico do gado indígena africano como recurso genético único para o pastoralismo africano. Nat Genet 52, 1099-1110 (2020). https://doi.org/10.1038/s41588-020-0694-2

Baixar citação

  • Informações Jornal rmação
  • Nenhum comentário:

    Postar um comentário

    Observação: somente um membro deste blog pode postar um comentário.