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Apr 24, 2024

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12664 (2023) Citar este artigo

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A infertilidade ou subfertilidade é uma barreira crítica para a produção sustentável de gado, inclusive em novilhas. O desenvolvimento de novilhas que não produzem um bezerro dentro de uma janela de tempo ideal é um fator crítico para a rentabilidade e sustentabilidade da pecuária. Paralelamente, as novilhas são um excelente modelo biomédico para a compreensão da etiologia subjacente da infertilidade, porque novilhas bem nutridas ainda podem ser inférteis, principalmente devido a causas fisiológicas e genéticas inerentes. Utilizando um chip de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) de alta densidade, coletamos dados genotípicos, que foram analisados ​​por meio de análise de associação em PLINK com teste exato de Fisher. Também produzimos dados quantitativos do transcriptoma e dados do proteoma. Os dados do transcriptoma foram analisados ​​por meio do teste de quase verossimilhança seguido do teste de Wald, e o teste de verossimilhança e os dados do proteoma foram analisados ​​por meio de modelo misto generalizado e teste t de Student. Identificamos dois SNPs significativamente associados à fertilidade de novilhas (rs110918927, chr12: 85648422, P = 6,7 × 10−7; e rs109366560, chr11:37666527, P = 2,6 × 10−5). Identificamos dois genes com abundância diferencial de transcritos (eFDR ≤ 0,002) entre os dois grupos (Fértil e Subfértil): Proteína Associada à Membrana Plasmática de Adipócitos (APMAP, 1,16 maior abundância no grupo Fértil) e Dynein Axonemal Intermediate Chain 7 (DNAI7, 1,23 maior abundância no grupo Subfértil). Nossa análise revelou que a proteína dioxigenase FTO dependente de alfa-cetoglutarato era mais abundante no plasma coletado de novilhas férteis em relação às suas contrapartes subférteis (FDR <0,05). Por último, uma análise integrativa dos três conjuntos de dados identificou uma série de características moleculares (SNPs, transcrições genéticas e proteínas) que discriminaram corretamente 21 das 22 novilhas com base na sua categoria de fertilidade. Nossas análises multiômicas confirmam a natureza complexa da fertilidade feminina. Muito importante, nossos resultados também destacam diferenças no perfil molecular de novilhas associadas à fertilidade que transcendem as restrições do histórico genético específico da raça.

Os dados mais recentes da Organização para a Alimentação e Agricultura mostram que em 2020 mais de 46% do fornecimento diário de proteínas no mundo provinha de alimentos de origem animal (FAO-STATS). A carne e o leite bovino representaram 12,8% da oferta total de proteínas no mundo em 2020 (FAO-STATS). Estes números sublinham a importância da produção de gado para sustentar uma procura crescente de proteínas a nível mundial1. A infertilidade ou subfertilidade é uma barreira crítica à produção sustentável de gado2, inclusive em novilhas. Por exemplo, aproximadamente 15%3 e 5%4 das novilhas de corte e leite, respectivamente, não parem aos 24 meses de idade. Novilhas que parem em idade ótima apresentam maior produtividade e longevidade no rebanho5,6,7,8,9,10. Portanto, identificar novilhas com fertilidade ideal é uma abordagem promissora para melhorar a sustentabilidade na produção pecuária.

A herdabilidade dos valores genéticos para a fertilidade das novilhas é frequentemente baixa para novilhas de corte11,12,13,14,15,16,17 e leiteiras18,19,20,21,22,23, o que indica que existem múltiplos fatores genéticos impactando esse complexo característica além dos efeitos genéticos aditivos. Outro caminho potencial para a compreensão da infertilidade é o uso da fenotipagem molecular24. Os esforços pioneiros concentraram-se em estudos de associação genômica ampla (GWAS) para identificar marcadores genéticos associados à fertilidade de novilhas4,12,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37, 38, mas apenas alguns parecem ser reprodutíveis entre populações37. Esforços mais recentes também se concentraram nos conjuntos de dados do transcriptoma39,40,41 e do metaboloma42 que caracterizam essas moléculas em amostras de sangue. Novamente, genes limitados foram identificados com abundância diferencial de transcritos em conjuntos de dados . Muita pesquisa é necessária para a identificação de características moleculares que podem ajudar a explicar a aptidão para a fertilidade.