Segregación de polimorfismos identificados en los genes de μ-Calpaina y Calpastatina y su relación con el crecimiento corporal y características de la canal de bovinos para carne en Puerto Rico

Abstract

La terneza de la carne es grandemente influenciada por la genética del animal. Durante la conversión del músculo a carne que ocurre en el período de almacenamiento, la degradación proteolítica es regulada principalmente por el sistema de calpainas (CAPN) / calpastatina (CAST). Las CAPN son miembros de una gran familia de proteasas de cisteina dependientes de calcio cuya actividad está grandemente regulada (inhibición) por CAST. Aparte de degradar las proteínas miofibrilares, CAPN han sido implicadas en varios procesos esenciales para la formación del músculo. En ganado bovino se han identificados varios polimorfismos de nucleótidos simples (SNP) en los genes de CAST y µ-CAPN (CAPN1-316 y CAPN1-4751). Para estos SNP se ha documentado una asociación con características de importancia económica. Como parte de esta investigación se realizaron dos estudios. El primero consistió en determinar la segregación de los SNP CAPN1-316, CAPN1-4751 y CAST en poblaciones de ganado para carne Bos taurus y Bos indicus localizadas en diferentes regiones de la isla de Puerto Rico. En el segundo experimento se evaluaron asociaciones entre estos SNP con características de crecimiento en un grupo de toros Senepol, Charolais y Senepol × Charolais (n=99). También se evaluaron las posibles asociaciones de estos SNP con características de carcasa y de calidad de la carne en un subgrupo de 42 animales que estuvieron sometidos a un régimen de suplementación nutricional estratégica. Los SNP CAPN1-316, CAPN1-4751 y CAST se encontraron segregando dentro de la población estudiada. El SNP CAPN1-316 fue asociado con: tasa de ganancia en peso a 205 y 240 d, peso vivo estimado a los 205 d, edad al destete, peso de tejido de descarte y el peso de los músculos Biceps femoris, Semitendinosus, Gastrocnemius y Gluteus spp, porcentaje de canal trasero y delantero y área del músculo Longisimus dorsi. También se encontró una asociación entre CAPN1-316 y la fuerza de corte [Warner Bratzler (WB)] medida a 0 d. El SNP CAPN1- 4751 fue asociado con el peso al nacimiento, pesos de canal fría y tejido de descarte, peso del músculo Longissimus dorsi, la relación músculo/hueso, y el porcentaje de hueso. En adición, CAPN1-4751 estuvo asociado con terneza por panel sensorial a 14 d. Ninguna asociación fue observada entre el SNP de CAST con las características de importancia económica evaluadas en este experimento. Se concluye que la sustitución de nucleótidos en el gen de CAPN1 podría incorporarse en programas de selección asistida por marcadores moleculares para mejorar en el ganado bovino de carne tanto las características de crecimiento como la calidad del producto final.

Meat tenderness is greatly influenced by an individual’s genetic composition. During the meat aging process, when the muscle is converted to meat, proteolytic degradation is mainly regulated by the calpain (CAPN) / calpastatin (CAST) system. The CAPN are members of a great family of calcium (Ca2+) dependent cystein proteases which activity is regulated (inhibited) by CAST. Aside from their proteolytic activity, CAPN have been implicated in various essential processes for adequate skeletal muscle formation. In bovine livestock, various single nucleotide polymorphisms (SNP) have been identified in the CAST and µ-CAPN genes (CAPN1-316 and CAPN1-4751). It has been previously documented that an association exists between these SNP and economically important traits. As part of this research two studies were conducted. The first, consisted of determining the segregation pattern of the SNP CAPN1-316, CAPN1-4751 and CAST in Bos taurus and Bos indicus populations throughout different regions of Puerto Rico. In the second study, the associations between these SNP and growth traits were evaluated in Senepol, Charolais and Senepol x Charolais bulls (n = 99). Associations between these SNP were also compared to carcass and meat quality data pertaining to a subset of 42 animals subjected to strategic nutritional supplementation. The SNP CAPN1-316, CAPN1-4751 and CAST were found to segregate in the population studied. The SNP CAPN1-316 was associated with: daily weight gain at 205 and 240 d, live weight estimated at 205 d, weaning age, trimming weight and the following individual muscle weights: Biceps femoris, Semitendinosus, Gastrocnemius and Gluteus spp.; hindquarter and frontquarter percentage, and Longisimus dorsi area. In addition, an association was established between CAPN1-316 and shear force [Warner Bratzler (WB)] measured at 0 d. The SNP CAPN1-4751 was associated with birth weight, weights of: cold carcass, trimming, Longissimus dorsi, muscle to bone ratio, and bone percentage. In addition, CAPN1-4751 was associated with WB at 0 d, juiciness (0 d) and tenderness (0 and 14 d) determined by sensory evaluation. No associations were found between the CAST SNP and any of the economically important traits measured in the experiment. It is being concluded that the nucleotide substitutions at the CAPN1 gene could be incorporated into molecular marker assisted selection programs for beef cattle in Puerto Rico to improve growth as well as meat quality.