ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΚΤΗΝΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΚΛΙΝΙΚΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΚΤΗΝΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΚΛΙΝΙΚΩΝ ΚΛΙΝΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΖΩΩΝ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΗΣ κ-καζεϊνησ (κ-cn) ΚΑΙ ΤΗΣ β-λακτογλοβουλινησ (β-lg) ΣΕ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΚΑΙ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΤΗΣ ΦΥΛΗΣ HOLSTEIN ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ Σ. ΤΣΙΑΡΑΣ ΚΤΗΝΙΑΤΡΟΣ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2005

2

3 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΚΤΗΝΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΚΛΙΝΙΚΩΝ ΚΛΙΝΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΖΩΩΝ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΗΣ κ-καζεϊνησ (κ-cn) ΚΑΙ ΤΗΣ β-λακτογλοβουλινησ (β-lg) ΣΕ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΚΑΙ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΤΗΣ ΦΥΛΗΣ HOLSTEIN ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ Σ. ΤΣΙΑΡΑΣ ΚΤΗΝΙΑΤΡΟΣ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ που εκπονήθηκε στην Κλινική των Παραγωγικών Ζώων της Κτηνιατρικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Επιβλέπων: Κ.Μ. Μπόσκος, καθηγητής Μέλη συµβουλευτικής Επιτροπής : Φ. Σαράτσης, καθηγητής Κ. Αλεξόπουλος, αναπληρωτής καθηγητής Μέλη εξεταστικής Επιτροπής : Γ. Μπάνος, καθηγητής. Ζυγογιάννης, καθηγητής Ε. Κιόσσης, λέκτορας Χ. Μπρόζος, λέκτορας

4 Αναστάσιος Τσιάρας Α.Π.Θ. ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΗΣ κ-καζεϊνησ (κ-cn) ΚΑΙ ΤΗΣ β-λακτογλοβουλινησ (β-lg) ΣΕ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΚΑΙ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΤΗΣ ΦΥΛΗΣ HOLSTEIN «Η έγκριση της παρούσας ιδακτορικής ιατριβής από την Κτηνιατρική Σχολή του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωµών του συγγραφέως» (Ν. 5343/1932, άρθρο 202, παρ 2)

5

6 ΠΡΟΛΟΓΟΣ...3 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ-ΣΤΟΧΟΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΟΙ ΓΕΝΟΤΥΠΟΙ ΤΩΝ ΚΑΖΕΪΝΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΟΡΟΥ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΑΣΗ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΣ ΤΗΣ Κ-ΚΑΖΕΪΝΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ Β-ΛΑΚΤΟΓΛΟΒΟΥΛΙΝΗΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ ΤΗΣ Κ-ΚΑΖΕΪΝΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ Β-ΛΑΚΤΟΓΛΟΒΟΥΛΙΝΗΣ ΣΕ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ Κ-ΚΑΖΕΪΝΗΣ ΚΑΙ Β-ΛΑΚΤΟΓΛΟΒΟΥΛΙΝΗΣ ΣΕ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΧΕΣΕΙΣ ΜΕΤΑΞΥ ΓΑΛΑΚΤΟΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΚΤΡΟΦΗ ΖΩΪΚΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΣΤΑΒΛΙΣΜΟΣ ΙΑΤΡΟΦΗ ΑΡΜΕΓΜΑ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΗΡΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΠΡΟΣΩΠΙΚΟ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΓΕΝΟΤΥΠΟΥ ΤΗΣ Κ-ΚΑΖΕΪΝΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ Β-ΛΑΚΤΟΓΛΟΒΟΥΛΙΝΗΣ

7 10. ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΤΗΣ ΓΑΛΑΚΤΟΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΗΣ Κ-ΚΑΖΕΙΝΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ Β-ΛΑΚΤΟΓΛΟΒΟΥΛΙΝΗΣ ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΣΤΙΣ ΥΟ ΓΑΛΑΚΤΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥΣ, ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΑ ΑΠΟ ΤΟ ΓΕΝΟΤΥΠΟ ΕΠΙ ΡΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΗΣ Κ-CN ΣΤΑ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΕΠΙ ΡΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΗΣ Β-LG ΣΤΑ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΣΤΙΣ ΥΟ ΓΑΛΑΚΤΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥΣ, ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΑ ΑΠΟ ΤΟ ΓΕΝΟΤΥΠΟ ΕΠΙ ΡΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΗΣ Κ-CN ΣΤΑ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΕΠΙ ΡΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΗΣ Β-LG ΣΤΑ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑ ΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ABSTRACT ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

8 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Τις τελευταίες δεκαετίες ο γενετικός πολυµορφισµός των πρωτεϊνών του γάλακτος έχει προκαλέσει διεθνές ερευνητικό ενδιαφέρον εξαιτίας της πιθανής συσχέτισης του µε ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά του γάλακτος. Απόρροια αυτού του ενδιαφέροντος είναι ένα πλήθος επιστηµονικών δηµοσιεύσεων µε αντικείµενο το γενετικό πολυµορφισµό των πρωτεϊνών του γάλακτος των βοοειδών και ιδιαίτερα της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης. Οι µελέτες αυτές αφορούν σε µοντέλα ενός, δύο ή πολλαπλών γονιδίων των βοοειδών, µε τεχνικές ανίχνευσης στο επίπεδο του DNA που µελετούν την επίδραση σε διάφορα χαρακτηριστικά όπως: - το ύψος της γαλακτοπαραγωγής - τις συγκεντρώσεις των διαφόρων τύπων πρωτεϊνών και του λίπους στο γάλα - τη σταθερότητα του γάλακτος στη θερµική επεξεργασία - τις δυνατότητες τυροκόµησης του γάλακτος - τη δοµή του τυροπήγµατος µετά από την κατακρήµνιση της καζεΐνης - τις οµάδες αίµατος των βοοειδών - την επίδραση της αυξητικής ορµόνης - την ανθεκτικότητα των αγελάδων κατά της µαστίτιδας µε κριτήριο τον αριθµό των σωµατικών κυττάρων στο γάλα κ.ά. Ωστόσο, τα συµπεράσµατα των µελετών είναι συχνά αντικρουόµενα και δεν αποσαφηνίζουν τη σχέση του γενετικού πολυµορφισµού της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης µε τα παραγωγικά χαρακτηριστικά. Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι τα αποτελέσµατα δεν είναι συγκρίσιµα επειδή οι µελέτες αφορούν σε διαφορετικά δείγµατα πληθυσµού (αριθµός ζώων, φυλή, συχνότητα γονιδιακών τύπων κ.ά) και χρησιµοποιούν διαφορετικές µεθόδους δειγµατοληψιών και µετρήσεων των παραγωγικών χαρακτηριστικών καθώς και διαφορετικές µεθόδους στατιστικής ανάλυσης των δεδοµένων. Στην Ελλάδα δεν έχει µελετηθεί ο γενετικός πολυµορφισµός της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης σε πληθυσµούς αγελάδων γαλακτοπαραγωγής. Η ιδιαιτερότητα του κλίµατος αλλά και των συνθηκών εκτροφής των ζώων στον ελληνικό χώρο δηµιουργεί εύλογο ενδιαφέρον για την αξιολόγηση της επίδρασης των γενοτύπων των συγκεκριµένων πρωτεϊνών στις αγελάδες που εκτρέφονται στις συγκεκριµένες συνθήκες. Επίσης, σε διεθνές επίπεδο υπάρχουν πολύ λίγες µελέτες που περιλαµβάνουν 3

9 συσχετίσεις των γενοτύπων της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης µε παραµέτρους οικονοµικής και βιολογικής σηµασίας όπως για παράδειγµα, µε την αναπαραγωγική ικανότητα. Λόγοι όπως οι παραπάνω οδήγησαν στην ανάληψη της προσπάθειας διερεύνησης της επίδρασης του γενετικού πολυµορφισµού της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης σε παραγωγικά και σε αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά ενός πληθυσµού αγελάδων γαλακτοπαραγωγής που εκτρέφεται στον ελλαδικό χώρο. Η διατριβή εκπονήθηκε στην πρώην Κλινική Μαιευτικής και Τεχνητής Σπερµατέγχυσης της Κτηνιατρικής Σχολής του Αριστοτέλειου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης και στην Πρότυπη Αγελαδοτροφική Μονάδα της γαλακτοβιοµηχανίας ΕΛΤΑ Α.Ε. που είναι εγκατεστηµένη στον Αίγειρο του νοµού Ροδόπης. Η όλη προσπάθεια υποστηρίχθηκε οικονοµικά από το πρόγραµµα ΥΠΕΡ (97ΥΠ160) της Γενικής Γραµµατείας Έρευνας και Τεχνολογίας του Ελληνικού Υπουργείου Ανάπτυξης καθώς και τη Βιοµηχανία Γάλακτος ΕΛΤΑ Α.Ε., της οποίας είµαι υπάλληλος. Το θέµα της έρευνας επιλέχθηκε για χρηµατοδότηση µέσα από αριθµό προτάσεων, σε Πανελλήνια κλίµακα, και βαθµολογήθηκε όπως φαίνεται από τον παρακάτω Πίνακα. Κριτήριο 1 Κριτήριο 2 Κριτήριο 3 Κριτής 1 10,00 10,00 10,00 Κριτής 2 10,00 10,00 9,00 Συνολική βαθµολογία (µ.ό.): 9,80 Η ολοκλήρωση αυτής της διατριβής ήταν το αποτέλεσµα της συνεισφοράς µιας οµάδας ανθρώπων στους οποίους οφείλω τις θερµές ευχαριστίες µου. Ευχαριστώ θερµά την τριµελή επιτροπή που είχε την ευθύνη της διατριβής και συγκεκριµένα τους καθηγητές κ.κ. Κωνσταντίνο Μπόσκο και Φίλιππο Σαράτση και τον αναπληρωτή καθηγητή κ. Κωνσταντίνο Αλεξόπουλο για την πολύπλευρη και συνεχή καθοδήγηση και υποστήριξή τους σε όσα επιστηµονικά και πρακτικά ζητήµατα προέκυψαν σε όλες τις φάσεις αυτής της προσπάθειας. 4

10 Ευχαριστώ ιδιαίτερα τον κ. Γεώργιο Μπάνο, αναπληρωτή καθηγητή του Τµήµατος Κτηνιατρικής του Α.Π.Θ. για την πολύτιµη συµβολή του στην στατιστική ανάλυση και παρουσίαση των δεδοµένων της έρευνας. Ευχαριστώ ιδιαίτερα τη συνάδελφο και διδάκτορα κ. Γεωργία Μπαργούλη, για τη βοήθειά της στη βιβλιογραφική ανασκόπηση. Ευχαριστώ επίσης τον κ. Ιωάννη Πολίτη καθηγητή του Τµήµατος Γεωπονικής του Πανεπιστηµίου Αθηνών για τη βοήθειά του στην επιλογή του θέµατος της διατριβής καθώς και τον Dr. Boris Zavision του Πανεπιστηµίου του Vermont των ΗΠΑ για την συνεισφορά του στον προσδιορισµό των γενοτύπων. Τέλος, θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες µου στην ιευθύντρια και το προσωπικό του κεντρικού εργαστηρίου της Γαλακτοβιοµηχανίας ΕΛΤΑ Α.Ε. που βρίσκεται στην Αθήνα για τις αναλύσεις των δειγµάτων γάλακτος που περιλαµβάνονται στην παρούσα διατριβή. 5

11 6

12 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ-ΣΤΟΧΟΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Η ανακάλυψη του γενετικού πολυµορφισµού στο γονιδιακό τόπο της β-λακτογλοβουλίνης έγινε από τους Aschaffenburg και Drewry (1955), πριν από 50 χρόνια, περίπου. Ο καθορισµός της πλήρους αλληλουχίας των αµινοξέων στις πρωτεΐνες του γάλακτος που παράγονται από τα αλληλόµορφα γονίδια της κ-καζεΐνης έγινε από τους Grosclaude και συν., (1972) και τους Mercier και συν., (1973). Από τότε πραγµατοποιήθηκαν πολυάριθµες µελέτες µε στόχο τον καθορισµό της επίδρασης των γενοτύπων της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης σε χαρακτηριστικά που σχετίζονται µε τη γαλακτοπαραγωγή και την ποιότητα του γάλακτος. Ωστόσο, τα δηµοσιευµένα αποτελέσµατα σχετικά µε την επίδραση των παραπάνω γενοτύπων παραµένουν συγκεχυµένα. Παρότι εντοπίστηκε ευνοϊκή επίδραση του αλληλόµορφου Β της κ-καζεΐνης στην παραγωγή πρωτεΐνης (Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Van Eenennaam και Medrano, 1991a) και στην περιεκτικότητα του γάλακτος σε πρωτεΐνη (Gonyon και συν., 1987, Ng-Kwai-Hang και συν., 1990b, Van Eenennaam και Medrano, 1991a, Bovenhuis και συν., 1992, Van den Berg και συν., 1992), στις περισσότερες περιπτώσεις τα αποτελέσµατα είναι αντιφατικά σε ό,τι αφορά στις σχέσεις ανάµεσα στον πολυµορφισµό της κ-καζεΐνης και των άλλων χαρακτηριστικών της γαλακτοπαραγωγής. Το Β αλληλόµορφο της κ-καζεΐνης συνδέθηκε µε θετική (Ng-Kwai-Hang και συν., 1986, Lin και συν., 1989, Van Eenennaam και Medrano, 1991a), µε αρνητική (Bovenhuis και συν., 1992) ή τέλος, µε ουδέτερη επίδραση στο ύψος της γαλακτοπαραγωγής (Arave και συν., 1971, McLean και συν., 1984, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Lin και συν., 1986, Ng-Kwai-Hang και συν., 1990b, Lunden και συν., 1997). Τα αποτελέσµατα των µελετών σχετικά µε την επίδραση των γενοτύπων της β-λακτογλοβουλίνης σε γαλακτοπαραγωγικά χαρακτηριστικά τείνουν να είναι περισσότερο οµοιόµορφα. Ο ΑΑ γενότυπος της β-λακτογλοβουλίνης φαίνεται ότι έχει ευνοϊκή επίδραση στην παραγωγή πρωτεΐνης (Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Aleandri και συν., 1990, Bovenhuis και συν., 1992), ενώ αναφέρθηκε επίσης και θετική επίδραση 7

13 του ΒΒ γενοτύπου στη λιποπεριεκτικότητα (McLean και συν., 1984, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, 1986, Aleandri και συν., 1990, Bovenhuis και συν., 1992, Hill, 1993). Σε ό,τι αφορά στα αποτελέσµατα των γενοτυπικών επιδράσεων της β-λακτογλοβουλίνης στη γαλακτοπαραγωγή υπάρχει µία οµάδα επιστηµονικών δηµοσιεύσεων πού δεν αναφέρει καµία επίδραση (McLean και συν., 1984, Ng-Kwai- Hang και συν., 1984a, Lin και συν., 1986 қ 1989, Van Eenennaam και Medrano, 1991a, Lunden και συν., 1997, Ojala και συν., 1997). Όµως, άλλοι ερευνητές αναφέρουν θετική επίδραση του ΑΑ γενοτύπου (Aleandri και συν., 1990, Bovenhuis και συν., 1992), του ΑΒ γενοτύπου(pupkova, 1980,Cardak, 2005), ενώ τέλος, κάποιοι συνδέουν θετικά το ΒΒ γενότυπο µε το ύψος της γαλακτοπαραγωγής (Jairam και Nair, 1983, Badola και συν., 2003). Σε αντίθεση προς τις πολυάριθµες εργασίες µε θέµα τις επιδράσεις του γενετικού πολυµορφισµού των πρωτεϊνών του γάλακτος σε παραγωγικά χαρακτηριστικά, λίγες µόνο ερευνητικές δηµοσιεύσεις ασχολούνται µε την επίδρασή τους στην αναπαραγωγική δραστηριότητα. Συγκεκριµένα, οι Hargrove και συν., (1980) και οι Ronda και Perez-Beato, (1983) δεν διαπίστωσαν σηµαντικές συσχετίσεις, ενώ οι Jairam και Nair, (1983) ανάφεραν ότι οι µοσχίδες µε γενότυπο ΑΒ της β-λακτογλοβουλίνης σε συνδυασµό µε ΑΒ γενότυπο της κ-καζεΐνης είχαν µικρότερη ηλικία στον 1 ο τοκετό, συγκριτικά µε τους άλλους συνδυασµούς. Επίσης, οι Lin και συν., (1987) αναφέρουν ότι παρατηρείται τάση για πρωιµότερο 1 ο τοκετό σε ζώα µε γενότυπο ΑΒ της β-λακτογλοβουλίνης. Αναφορικά µε τη διάρκεια της εγκυµοσύνης οι Lin και συν., (1987) διαπίστωσαν ότι οι αγελάδες µε τον ΑΒ γενότυπο της β-λακτογλοβουλίνης είχαν µεγαλύτερη διάρκεια κύησης σε σύγκριση µε τις αγελάδες µε τους ΑΑ και ΒΒ γενοτύπους. Τέλος, η γενοτυπική επίδραση των πρωτεϊνών του γάλακτος σε άλλους αναπαραγωγικούς δείκτες και συγκεκριµένα στο διάστηµα µεταξύ τοκετού και 1 ης σπερµατέγχυσης, στο διάστηµα µεταξύ τοκετού και σύλληψης και στον αριθµό σπερµατεγχύσεων ανά σύλληψη, µελετήθηκε από τους Ng-Kwai-Hang και συν., (1990a), οι οποίοι δεν διαπίστωσαν στατιστικά σηµαντικές συσχετίσεις. Στην προσιτή σε εµάς βιβλιογραφία δεν εντοπίστηκε καµία εργασία που να ερευνά ταυτόχρονα τις επιδράσεις του πολυµορφισµού των γενοτύπων της κ-καζεΐνης 8

14 και της β-λακτογλοβουλίνης σε παραγωγικά και αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής ή κάποιου άλλου είδους ζώου. Είναι προφανές ότι προκειµένου να χρησιµοποιηθούν οι γενότυποι των πρωτεϊνών του γάλακτος ως κριτήριο επιλογής στα προγράµµατα γενετικής βελτίωσης των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής, µε στόχο τη βελτίωση των γαλακτοπαραγωγικών χαρακτηριστικών, θα πρέπει να διευκρινιστεί εάν επηρεάζουν δυσµενώς την αναπαραγωγική δραστηριότητα. Επιπλέον, όπως προαναφέρθηκε, τα αποτελέσµατα σχετικά µε την επίδραση των γενοτύπων της κ-καζεΐνης σε χαρακτηριστικά της γαλακτοπαραγωγής παραµένουν συγκεχυµένα πιθανώς εξαιτίας των διαφορετικών συστηµάτων εκτροφής, διατροφής και διαχείρισης, των διαφορών στις φυλές και στους αριθµούς των ζώων που µελετώνται, καθώς και των διαφορών στη διαθεσιµότητα και στην ακρίβεια των δεδοµένων που χρησιµοποιούνται σε κάθε ερευνητική προσπάθεια. Τα προαναφερθέντα εγείρουν την ανάγκη µιας προσέγγισης που θα ξεπερνά τις πιθανές πηγές ανοµοιογένειας των δεδοµένων. Πολύ λίγες αναφορές βασίζονται σε δεδοµένα που προέκυψαν από ένα σύνολο ζώων που εκτρέφεται οµοιόµορφα. Αντίθετα, στις περισσότερες µελέτες συλλέγονται στοιχεία από πολλές εκτροφές όπου η ποικιλοµορφία των συνθηκών που επικρατούν σε κάθε µια από αυτές αντανακλάται (αναµενόµενα) και στις πληροφορίες που συλλέγονται καθώς και στα τελικά συµπεράσµατα. Ο στόχος της παρούσας εργασίας ήταν να µελετηθούν οι επιδράσεις των γενοτύπων της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης σε γαλακτοπαραγωγικά και αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά σε µία µεγάλη κτηνοτροφική εκµετάλλευση αγελάδων φυλής Holstein. 2. ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ Η µέση χηµική σύσταση του γάλακτος της αγελάδας, σε ό,τι αφορά στα κύρια συστατικά του, είναι η ακόλουθη: νερό 87%, λίπος 3,6%, ολικές πρωτεΐνες 3,5%, λακτόζη 4,5% και ανόργανα άλατα (τέφρα) 1,4%. Η διακύµανση της περιεκτικότητας του γάλακτος σε ολικές πρωτεΐνες τοποθετείται µεταξύ 3,3 g/100ml και 3,9 g/100ml. Οι πρωτεΐνες του γάλακτος αποτελούνται από δύο κύριες οµάδες, τις καζεΐνες και τις οροπρωτεΐνες. Κατά µέσο όρο, το πρωτεϊνικό κλάσµα αποτελείται κατά 75-80% 9

15 από καζεΐνες και κατά 20-25% από οροπρωτεΐνες (περίπου 2,9%, και 0,6% των πρωτεϊνών του γάλακτος, αντίστοιχα) (Μάντης, 1993). Για µεγάλο χρονικό διάστηµα υπήρχε κάποια σύγχυση σχετικά µε την ονοµατολογία των πρωτεϊνών. Σε πρώτο στάδιο διαπιστώθηκε ότι κατά την οξίνιση του άπαχου γάλακτος µέχρι ph 4,6 σε θερµοκρασία 20 ο C, κατακρηµνίζεται ένα σηµαντικό µέρος των πρωτεϊνών του. Οι πρωτεΐνες αυτές ονοµάσθηκαν καζεΐνες. Οι πρωτεΐνες που παραµένουν µετά την αποµάκρυνση της καζεΐνης από το άπαχο γάλα ονοµάσθηκαν πρωτεΐνες του ορού του γάλακτος (οροπρωτεΐνες). Το πρωτεϊνικό κλάσµα του γάλακτος εποµένως αποτελείται από τις καζεΐνες και από τις πρωτεΐνες του ορού του γάλακτος µε κριτήριο την συµπεριφορά τους σε διάφορα µέσα καθίζησης. Συγκεκριµένα οι διαφορές των κατηγοριών των πρωτεϊνών συνοψίζονται ως εξής: α) Οι πρωτεΐνες του ορού δεν κατακρηµνίζονται σε ph 4,6 και θερµοκρασία 20 ο C, ενώ οι καζεΐνες καθιζάνουν. β) Τα ένζυµα που περιέχονται στην «πυτιά» και τα άλλα πρωτεολυτικά ένζυµα προκαλούν πολύ µικρές αλλά εξειδικευµένες µεταβολές στις καζεΐνες, που έχουν ως αποτέλεσµα την κατακρήµνιση ιόντων ασβεστίου. Οι πρωτεΐνες του ορού του γάλακτος όµως δεν υφίστανται τέτοιες µεταβολές, παραµένουν διαλυτές και αποµακρύνονται µε το τυρόγαλα κατά την παρασκευή των τυριών. γ) Οι καζεΐνες δεν επηρεάζονται σηµαντικά από τη θερµοκρασία. Είναι δυνατό να θερµανθούν στους 100 ο C, για 24 ώρες χωρίς να µετουσιωθούν. Αντίθετα οι πρωτεΐνες του ορού, µε εξαίρεση τις πρωτεόζες-πεπτόνες, είναι πολύ ευαίσθητες στην θερµοκρασία και υφίστανται αλλαγή της δοµής τους µετά από θέρµανση στους 90 o C, για 5 λεπτά. δ) Οι καζεΐνες είναι φωσφοροπρωτεΐνες που περιέχουν 0,85% φωσφόρο, ενώ οι πρωτεΐνες του ορού περιέχουν περισσότερο θείο, σε σχέση µε τις καζεΐνες. ε) Οι καζεΐνες συντίθενται στο µαστό και δεν ανευρίσκονται πουθενά στη φύση, ενώ από τις πρωτεΐνες του ορού µερικές συντίθενται στο µαστό, ενώ άλλες απαντώνται στο αίµα από όπου, δια µέσου του µαστού, µεταφέρονται στο γάλα. Αναφορικά µε τον ορό του γάλακτος, αυτός αποτελείται κατά 5% από µη πρωτεϊνικές αζωτούχες ουσίες και κατά 15%, από οροπρωτεΐνες (Μάντης, 1993). Στο γάλα, εκτός από τις κατηγορίες των πρωτεϊνών που αναφέρθηκαν υπάρχουν και άλλες, σε σηµαντικά όµως µικρότερη αναλογία. Μερικές από αυτές τις πρωτεΐνες 10

16 είναι η γαλακτοσιδερίνη, η λακτολίνη, οι πρωτεΐνες της µεµβράνης των λιποσφαιρίων και διάφορα ένζυµα (Ανυφαντάκης, 1994). Τόσο οι καζεΐνες, όσο και τα µη καζεϊνικά κλάσµατα είναι ετερογενή. Οι καζεΐνες, µε βάση τη διάταξη των αµινοξέων στο µόριο τους, κατατάσσονται σε αs1, αs2, β, και κ-καζεΐνες (Swaisgood, 1982, Eigel και συν., 1984, Swaisgood, 1992, Burgoyne και Duncan, 1998). Οι οροπρωτεΐνες, µε βάση τη διαλυτότητά τους σε διάφορα µέσα, ταξινοµούνται σε τρεις κατηγορίες, τις γαλακταλβουµίνες (που περιλαµβάνουν τη β-λακτογλοβουλίνη, την α-λακταλβουµίνη και την οροαλβουµίνη), τις γαλακτογλοβουλίνες (που περιλαµβάνουν την IgG1, την IgG2, την IgA και την IgM) και τις πρωτεόζες-πεπτόνες (Eigel και συν., 1984, Burgoyne και Duncan, 1998). Στον Πίνακα 1 καταγράφονται οι βασικότερες ιδιότητες των πρωτεϊνών του αγελαδινού γάλακτος. Πίνακας 1. Βασικές ιδιότητες των πρωτεϊνών του αγελαδινού γάλακτος Τύπος πρωτεΐνης Περιεκτικότητα (%) Ισοηλεκτρικό σηµείο Μοριακό βάρος αs-καζεΐνες , κ- καζεΐνη , β-καζεΐνη , α-λακταλβουµίνη 2-5 5, β-λακτογλοβουλίνη , οροαλβουµίνη 0,7-1,3 4, πρωτεόζες-πεπτόνες 2-6 3,3-3, λακτοφερίνη 0,2-0, IgG IgG2 0,2-0, IgM 0,1-0, IgA 0,005-0, (Swaisgood, 1982, Eigel και συν., 1984). 11

17 Η αs1-καζεΐνη αποτελεί το 1,2-1,5% των συστατικών του γάλακτος και είναι το κλάσµα της καζεΐνης που απαντά µε τη µεγαλύτερη αναλογία στο γάλα. Αποτελείται από 199 αµινοξέα και έχει µοριακό βάρος (Mercier και συν., 1971). Είναι ευαίσθητη στα ιόντα ασβεστίου και καταβυθίζεται µε χλωριούχο ασβέστιο 0,4 Μ, σε ph 7,0 και θερµοκρασία 4 ο C, ενώ δεν περιέχει κυστεΐνη ή σάκχαρα (Ανυφαντάκης, 1994). Η αs2-καζεΐνη αποτελεί το 0,3-0,4% των συστατικών του γάλακτος. Αποτελείται από 209 αµινοξέα και διαθέτει φωσφορικές οµάδες (Brignon και συν., 1977). Περιέχει τη µεγαλύτερη ποσότητα φωσφόρου σε σχέση µε τις υπόλοιπες καζεΐνες (Ανυφαντάκης, 1994). Είναι η λιγότερο υδρόφοβη καζεΐνη (Rollema, 1992). Η β-καζεΐνη αποτελεί το 0,9-1,1% των συστατικών του γάλακτος. Είναι η περισσότερο υδρόφοβη καζεΐνη (Rollema, 1992). Έχει παραπλήσιο µοριακό βάρος µε την αs1-καζεΐνη (24.000) και αποτελείται από 209 αµινοξέα (Ribadeau-Dumas και συν., 1972, Grosclaude και συν., 1973), ενώ δεν περιέχει κυστεΐνη ή σάκχαρα. Σε θερµοκρασίες µικρότερες των 10 ο C δεν καταβυθίζεται παρουσία ιόντων ασβεστίου και παραµένει διαλυτή. Ωστόσο, θερµοκρασίες υψηλότερες των 20 ο C προκαλούν σηµαντικές αλλαγές στη δοµής της, µε αποτέλεσµα την ευαισθητοποίησή της στα ιόντα ασβεστίου (Ανυφαντάκης, 1994). Η κ-καζεΐνη αποτελεί το 0,3-0,4%, περίπου των συστατικών του γάλακτος. Απαντά µε τη µορφή πολυµερών κ-καζεϊνών που συνδέονται µε διθειϊκούς δεσµούς. Είναι διαλυτή παρουσία ιόντων ασβεστίου σε οποιαδήποτε θερµοκρασία, ενώ θεωρείται ότι συντελεί στη σταθεροποίηση του σχήµατος των καζεϊνικών µικκυλίων. Είναι η µόνη από τις κύριες καζεΐνες που περιέχει στο µόριό της υδατάνθρακες (γαλακτόζη 1,3%, γαλακτοζαµίνη 1,4% και αµινοακετυλονευραµινικό οξύ 2,0%) και υπολείµµατα κυστεΐνης. Αποτελείται από 169 αµινοξέα και έχει µοριακό βάρος περίπου, (Mercier και συν., 1973). Ο δεσµός φαινυλαλανίνης-µεθειονίνης, στη θέση , προσβάλλεται από τη ρεννίνη κατά την πήξη του γάλακτος και έτσι, παράγεται η παρα-κ-καζεΐνη και ένα γλυκοµακροπεπτίδιο (Μάντης, 1993). Η βόεια οροαλβουµίνη αποτελεί το 0,01-0,04% των συστατικών του γάλακτος. Αντιπροσωπεύει µικρό µόνο τµήµα του κλάσµατος των πρωτεϊνών του ορού του γάλακτος, περίπου 5%. Αποτελείται από 582 αµινοξέα (Eigel και συν., 1984). Έχει την 12

18 ίδια σύσταση σε αµινοξέα, το ίδιο µοριακό βάρος και τις αυτές ηλεκτροφορετικές ιδιότητες µε την αλβουµίνη του ορού του αίµατος (Ανυφαντάκης, 1994). Η α-λακταλβουµίνη αποτελεί το 0,06-0,17% των συστατικών του γάλακτος και είναι απαραίτητη στη σύνθεση της λακτόζης, καθώς αποτελεί τµήµα της συνθετάσης της λακτόζης (Μάντης 1993). Είναι πρωτεΐνη που συντίθεται στο µαστό και αποτελείται από 123 αµινοξέα σε µονοπεπτιδική αλυσίδα (Brew και συν., 1970). Η β-λακτογλοβουλίνη αποτελεί την κύρια οροπρωτεΐνη του αγελαδινού γάλακτος αντιπροσωπεύοντας το 50%, περίπου, του συνόλου των πρωτεϊνών του ορού και το 12% των ολικών πρωτεϊνών του γάλακτος. Συντίθεται από το µαστό. Η πρωτεΐνη αυτή κρυσταλλώθηκε για πρώτη φορά από τον Palmer το 1934 και στη συνέχεια αποτέλεσε αντικείµενο εκτεταµένης µελέτης. Παρά την ονοµασία της πρόκειται για αλβουµίνη. Ονοµάσθηκε έτσι λόγω της σύγχυσης που επικρατούσε εκείνη την εποχή σχετικά µε τις αλβουµίνες και τις γλοβουλίνες. Αποτελείται από 162 αµινοξέα (Eigel και συν., 1984) και περιέχει σουλφυδρυλικές οµάδες (Ανυφαντάκης, 1994). 3. ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ 3.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ Η σύνθεση των πρωτεϊνών του γάλακτος ελέγχεται από γονίδια. Το τµήµα του DNA που αποτελεί ένα γονίδιο µεταγράφεται σε αγγελιοφόρο RNA και µεταφράζεται σε ένα πολυπεπτίδιο, το οποίο µε επιπλέον τροποποίηση, οδηγεί στο σχηµατισµό µιας πρωτεΐνης. Η διαδικασία αυτή ακολουθείται και για το σχηµατισµό κάθε µιας από τις πρωτεΐνες του γάλακτος (Μάντης, 1993). Μεταξύ ατόµων του ίδιου είδους τα χρωµοσώµατα παρουσιάζουν εξαιρετική οµοιότητα στα ζεύγη τους. Ωστόσο, σε τµήµατα των χρωµοσωµάτων που αντιπροσωπεύουν τµήµατα γονιδίων µπορεί να υφίσταται κάποια παραλλακτικότητα στην αλληλουχία των βάσεων του DNA. Αυτή η παραλλακτικότητα µπορεί να οδηγήσει στη δηµιουργία συγκεκριµένων γονιδίων µε περισσότερες από µια µορφές, που ονοµάζονται αλληλόµορφα. Όπου η γενετική παραλλαγή απαντάται συχνά (π.χ. τουλάχιστον 5% των γονιδιακών τόπων στα χρωµοσώµατα έχουν ένα αλληλόµορφο διαφορετικό από αυτό που παρατηρείται συνήθως) τότε αναφερόµαστε στην παρουσία του φαινόµενου του γενετικού πολυµορφισµού. Τα αυτοσωµικά χρωµοσώµατα υφίστανται σε δύο αντίγραφα και εποµένως υπάρχουν δύο αλληλόµορφα 13

19 κάθε γονιδίου. Εάν αυτά τα αλληλόµορφα είναι όµοια µεταξύ τους τότε το άτοµο είναι οµόζυγο (ή οµοζύγωτο) για το συγκεκριµένο γονίδιο, ενώ σε περίπτωση που είναι διαφορετικά το άτοµο είναι ετερόζυγο (ή ετεροζύγωτο) ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ Η ύπαρξη γενετικού πολυµορφισµού στις πρωτεΐνες του γάλακτος διαπιστώθηκε για πρώτη φορά από τους Aschaffenburg και Drewry (1955) και αφορούσε στη β-λακτογλοβουλίνη. Οι παραπάνω ερευνητές παρατήρησαν ότι τα δείγµατα γάλακτος από διαφορετικές αγελάδες που υφίσταντο ηλεκτροφόρηση (σε φίλτρο χαρτιού, ρυθµιστικό διάλυµα βαρβιτόνης, ph 8,6, τάση 16V, για 16 ώρες), παρήγαγαν µία ή δύο διαφορετικές ηλεκτροφορητικές δέσµες ή ένα µείγµα τους που προσδιορίστηκαν ως β1 και β2 (µε σειρά µειούµενης κινητικότητας). ύο χρόνια αργότερα, όταν ανακαλύφθηκε ότι η σύνθεση των δύο διαφορετικών τύπων της β-λακτογλοβουλίνης βρισκόταν υπό γενετικό έλεγχο, η ονοµασία αντικαταστάθηκε από την αντίστοιχη Α και Β (Aschaffenburg και Drewry 1957). Η ανακάλυψη των Aschaffenburg και Drewry αποτέλεσε το έναυσµα έντονης ερευνητικής δραστηριότητας µε στόχο την περαιτέρω µελέτη του γενετικού πολυµορφισµού της β-λακτογλοβουλίνης αλλά και της διερεύνησης της πιθανότητας ύπαρξης γενετικού πολυµορφισµού στις υπόλοιπες οροπρωτεΐνες, καθώς και στις διάφορες καζεΐνες. Αρχικά, οι προσπάθειες επικεντρώθηκαν στη διαµόρφωση µεθόδων προσδιορισµού των γενετικών αλληλόµορφων των πρωτεϊνών του γάλακτος, στη µελέτη του τρόπου µε τον οποίο κληρονοµούνται, καθώς και στη διακύµανση των συχνοτήτων των αλληλόµορφων των πρωτεϊνών του γάλακτος στις διάφορες φυλές των βοοειδών. Σύντοµα το διεθνές ενδιαφέρον στράφηκε στην εύρεση των γονιδιακών τόπων που συσχετίζονται µε τα παραγωγικά χαρακτηριστικά του γάλακτος. Μέχρι σήµερα οι περισσότερες από τις µελέτες που πραγµατοποιήθηκαν επικεντρώνονται στα γονίδια που ελέγχουν τη σύνθεση των τεσσάρων καζεϊνών (αs1, αs2, β, κ) καθώς και της β-λακτογλοβουλίνης ΟΙ ΓΕΝΟΤΥΠΟΙ ΤΩΝ ΚΑΖΕΪΝΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΟΡΟΥ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ Τα γονίδια πού καθορίζουν τις πρωτεΐνες του γάλακτος των βοοειδών εδράζονται στο χρωµόσωµα Νο 6 του γονιδιώµατός τους. Τα αλληλόµορφα, οι 14

20 γενότυποι και τα ποσοστά εµφάνισής τους παρατίθενται στους πίνακες 2, 3 και 4, αντίστοιχα και σύµφωνα µε τον προσδιορισµό των φαινοτύπων των πρωτεϊνών του γάλακτος, καθένας από τους οποίους παράγεται από έναν αντίστοιχο γενότυπο. Τα γονίδια όλων των καζεϊνών εντοπίζονται σε µια στενή χρωµοσωµική περιοχή και το ενδεχόµενο ασταθών συνδέσεων µεταξύ τους είναι µεγάλο (Ferretti και συν., 1990, Threadgill και Womack, 1990). Έτσι οι πιθανές διαφορές στο φαινοτυπικό πολυµορφισµό των πρωτεϊνών στην οικογένεια ενός συγκεκριµένου ταύρου µπορούν να ερµηνευτούν ως αποτέλεσµα των διαφορών γονιδιακής σύνδεσης µεταξύ των γονιδίων των καζεϊνών και των άλλων πρωτεϊνών. Ως προς τους δύο τύπους πρωτεϊνών που αποτελούν αντικείµενο µελέτης στην παρούσα εργασία, δεν υπάρχει περίπτωση ασταθούς σύνδεσης µεταξύ τους, δεδοµένου ότι το γονίδιο της κ-καζεΐνης εντοπίζεται στην οµάδα γονιδίων U15 του 6 ου χρωµοσώµατος, ενώ το γονίδιο της β-λακτογλοβουλίνης εντοπίζεται στην οµάδα γονιδίων U16 του ιδίου χρωµοσώµατος, δηλαδή αρκετά «µακριά». Παρόλα αυτά υπάρχει περίπτωση να επηρεασθεί η δράση του καθενός από αυτά από άλλα γονίδια τα οποία εδράζονται πολύ κοντά τους (Bovenhuis και συν., 1992). Πίνακας 2. Αλληλόµορφα και γενότυποι για τις κ-καζεΐνη, β-καζεΐνη, as1-καζεΐνη, β-γαλακτογλοβουλίνη και α-γαλακταλβουµίνη Είδος πρωτεΐνης Αλληλόµορφα Σύνολο Γενότυποι Σύνολο κ-καζεΐνη β-καζεΐνη as1-καζεΐνη β-γαλακτογλοβουλίνη α-γαλακταλβουµίνη (Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a). Α, Β 2 AA, AB, BB 3 Α1, Α2, Α3, Β 4 A1A1, A1A2, A1A3, A1B, A2B2, A2A3, A2B Α, Β, C 3 AB, BB, BC, CC 4 A, B 2 AA, AB, BB 3 B 1 BB

21 Πίνακας 3. Συχνότητα αλληλόµορφων για τις κ-καζεΐνη, β-καζεΐνη, as1-καζεΐνη, β- γαλακτογλοβουλίνη και α-γαλακταλβουµίνη Είδος πρωτεΐνης Αλληλόµορφο Συχνότητα εµφάνισης (%) κ-καζεΐνη β-καζεΐνη as1-καζεΐνη β-γαλακτογλοβουλίνη A 74,0 B 26,0 A1 56,1 A2 42,0 A3 0,1 B 0,1 A 0,3 B 97,0 C 2,7 A 39,0 B 61,0 α-γαλακταλβουµίνη B 100,0 * κυρίαρχα επί των υπόλοιπων αλληλόµορφων (Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a). 16

22 Πίνακας 4. Συχνότητα γενοτύπων για τις κ-καζεΐνη, β-καζεΐνη, as1-καζεΐνη, β-γαλακτογλοβουλίνη και α-γαλακταλβουµίνη Είδος πρωτεΐνης Γενότυπος Συχνότητα (%) AA 53,0 κ-καζεΐνη BB 4,0 AB 43,0 A1A1 30,7 A2A2 16,6 β-καζεΐνη A1A2 A1A3 51,3 A2A3 A1B 0,0 A2B ΒΒ 94,0 as1-καζεΐνη ΑΒ 0,6 ΒC 5,4 CC 0,0 β-γαλακτογλοβουλίνη AA 13,4 AB 50,5 BB 36,0 α-γλακταλβουµίνη BB 100,0 *Οι πλέον συνήθεις γενότυποι (Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a) ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΑΣΗ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ Στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής ο γενετικός πολυµορφισµός των πρωτεϊνών του γάλακτος οφείλεται, είτε σε υποκαταστάσεις αµινοξέων στην πεπτιδική αλυσίδα είτε στην απόσπαση ενός αµινοξέος από αυτήν. Οι µεταβολές αυτές είναι αποτέλεσµα µεταλλάξεων που προκαλούν αλλαγές στα µόρια του DNA που αποτελούν το γονιδιακό τόπο των πρωτεϊνών (Swaisgood, 1992). Οι αλλαγές στην αλληλουχία του DNA είναι 17

23 δυνατό, να εντοπιστούν στο τµήµα του γονιδίου που είναι υπεύθυνο για την κωδικοποίηση και για τη µεταγραφή σε m-rna ή σε περιοχές του DNA όπου προωθείται και ρυθµίζεται η έκφραση του γονιδίου (Moioli και συν., 1998). Θεµελιώδους σηµασίας για την κατανόηση της µοριακής βάσης του γενετικού πολυµορφισµού των πρωτεϊνών του γάλακτος υπήρξε ο προσδιορισµός της πρωτοταγούς δοµής τους. Στον Πίνακα 5 παρουσιάζονται οι πρώτες ολοκληρωµένες µελέτες της καταγραφής της πλήρους αλληλουχίας των αµινοξέων της πεπτιδικής αλυσίδας των πρωτεϊνών του γάλακτος και των γονιδίων που κωδικοποιούν τη σύνθεση τους. Πίνακας 5. Πρώτες ολοκληρωµένες µελέτες σχετικά µε την πρωτοταγή δοµή των πρωτεϊνών του γάλακτος και των υπεύθυνων γονιδίων Τύπος πρωτεΐνης Αναφορά δοµής πρωτεΐνης Αναφορά δοµής γονιδίου κ-καζεΐνη Mercier και συν., 1973 Alexander και συν., 1988 β-καζεΐνη Ribadeau-Dumas και συν., 1972 Bonsing και Mackinlay, 1988 as1-καζεΐνη Mercier και συν., 1971 Koczan και συν., 1991 as2-καζεΐνη Brignon και συν., 1977 Groener και συν., 1993 β-λακτογλοβουλίνη Braunitzer και συν., 1972 Alexander και συν., 1992 α-λακταλβουµίνη Brew και συν., 1970 Vilotte και συν., ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΓΟΝΙ ΙΑΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ Τα γονίδια της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης όπως ήδη αναφέρθηκε εδράζονται στο 6 ο χρωµόσωµα του γονιδιώµατος των βοοειδών. Οι µέθοδοι που έχουν χρησιµοποιηθεί για τη µελέτη του γενετικού πολυµορφισµού των πρωτεϊνών του γάλακτος περιλαµβάνουν α) τεχνικές ηλεκτροφόρησης, β) τεχνικές εστίασης στο ισοηλεκτρικό σηµείο, γ) τεχνικές χρωµατογραφίας στήλης σε δείγµατα γάλακτος και δ) τεχνικές ανίχνευσης σε επίπεδο DNA σε ιστούς. Οι τεχνικές ηλεκτροφόρησης στηρίζονται στο γεγονός ότι οι πρωτεΐνες του γάλακτος (όπως όλες οι πρωτεΐνες), διαθέτουν ηλεκτρικό φορτίο που ρυθµίζεται από το 18

24 ηλεκτρικό φορτίο των αµινοξέων από τα οποία αποτελούνται. Κατά την ηλεκτροφόρηση τα πρωτεϊνικά µόρια µε διαφορετικό ηλεκτρικό φορτίο έλκονται και κινούνται προς την κάθοδο ή προς την άνοδο, µε χαρακτηριστική ταχύτητα, µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία µιας χαρακτηριστικής αναγνωρίσιµης εικόνας. Ένα παράδειγµα προσδιορισµού του γενοτύπου της κ-καζεΐνης µε χρήση ηλεκτροφόρησης απεικονίζεται στο Σχεδιάγραµµα 1. Σχεδιάγραµµα 1. Ηλεκτροφορητικό πρότυπο κ-καζεΐνης διαφόρων δειγµάτων αγελαδινού γάλακτος (Aschaffenburg R, 1964). Η κίνηση των ιονισµένων πρωτεϊνικών µορίων υπό την επίδραση του εφαρµοζόµενου ηλεκτρικού πεδίου µπορεί να γίνει σε διάφορα µέσα, τα οποία κατηγοριοποιούν και τις ηλεκτροφορητικές τεχνικές που έχουν εφαρµοστεί. Τέτοια µέσα είναι το χαρτί (Aschaffenburg και Drewry 1955, Blumberg και Tombs 1958, Aschaffenburg 1961), η γέλη αµύλου (Wake και Baldwin, 1961, Bell 1962, Thompson και συν., 1962, Neelin, 1964, Schmidt, 1964, Thompson και συν., 1964, Woychik, 1964, Grosclaude και συν., 1966, Michalak, 1967), η γέλη πολυακρυλαµιδίου (Aschaffenburg, 1964, Thompson και συν., 1964, Aschaffenburg και Thymann, 1965, Peterson και Kopfler, 1966) και οι λωρίδες οξικής κυτταρίνης (Bell και Stone, 1978, Davoli, 1981). Για τον προσδιορισµό του γενετικού πολυµορφισµού της κ-καζεΐνης συνήθως προστίθεται µερκαπτοαιθανόλη για τη ρήξη των διθειϊκών δεσµών. Η χρήση της ηλεκτροφόρησης για τον προσδιορισµό των γονιδιακών τύπων των πρωτεϊνών του γάλακτος είναι ευρέως διαδεδοµένη διότι είναι απλή και γρήγορη και ως εκ τούτου, µπορεί να χρησιµοποιηθεί για µεγάλο αριθµό δειγµάτων. Στις τεχνικές χρωµατογραφίας στήλης το υπό µελέτη υλικό διοχετεύεται σε ένα κατακόρυφο γυάλινο σωλήνα που περιέχει απορροφητικό υλικό και µπορεί να είναι 19

25 αλουµίνιο, σιλικόνη ή ενεργοποιηµένος άνθρακας. Τα γενετικά αλληλόµορφα των πρωτεϊνών του γάλακτος µετακινούνται διαµέσου και κατά µήκος του απορροφητικού υλικού µε διαφορετικό ρυθµό, ανάλογα µε το βαθµό προσέλκυσής τους από αυτό. Με τον τρόπο αυτό παράγονται δεσµίδες χρώµατος σε διάφορα επίπεδα της στήλης απορρόφησης, µε αποτέλεσµα να παράγεται το χρωµατογράφηµα, ένα υπόδειγµα του οποίου παρουσιάζεται στο Σχεδιάγραµµα 2. Αρκετοί ερευνητές έχουν εφαρµόσει τεχνικές χρωµατογραφίας στήλης για την ανίχνευση αλληλόµορφων των πρωτεϊνών του γάλακτος (Thompson και Pepper 1964, Thompson 1966, Dalgleish 1986, Ng-Kwai-Hang και Pelissier 1989). Η χρωµατογραφία στα αρχικά στάδια της εφαρµογής της ήταν ιδιαίτερα χρονοβόρα διαδικασία αλλά τα τελευταία χρόνια υπήρξαν σηµαντικές βελτιώσεις. Σχεδιάγραµµα 2. Χρωµατογράφηµα (Thompson MP, 1966). Οι τεχνικές εστίασης στο ισοηλεκτρικό σηµείο µπορούν να θεωρηθούν ως ειδικός τύπος ηλεκτροφόρεσης σε γέλη, όπου το κάθε αλληλόµορφο µιας πρωτεΐνης µεταναστεύει σε συγκεκριµένο σηµείο. Το σηµείο στο οποίο σταµατάει το αλληλόµορφο είναι χαρακτηριστικό και αποτελεί το ισοηλεκτρικό σηµείο του. Κατά µήκος της γέλης υπάρχει κλίµακα καταγραφής του ph. Οι τύποι γέλης που έχουν 20

26 χρησιµοποιηθεί είναι η γέλη αγαρόζης (Bech και Munk, 1988) και η γέλη πολυακρυλαµιδίου (Peterson, 1969, Josephson, 1972, Pearce και Zadow, 1978, Addeo και συν., 1983, Seibert και συν., 1985 қ 1987, Di Luccia και συν., 1988). Η τεχνική εστίασης στο ισοηλεκτρικό σηµείο παρουσιάζει το πλεονέκτηµα ότι µπορεί να διαχωρίσει αλληλόµορφα µε µικρές διαφορές, της τάξεως των 0,02 µονάδων ph. Ωστόσο, η όλη διαδικασία είναι αρκετά χρονοβόρα καθώς η επίδραση της θερµότητας που εκπέµπεται από το ηλεκτρικό ρεύµα παρεµβάλλεται στο σχηµατισµό της διαβάθµισης του ph στη γέλη και η κινητικότητα της πρωτεΐνης µειώνεται ενώ προσεγγίζει το ισοηλεκτρικό σηµείο. Ένα παράδειγµα της διαδικασίας εστίασης των αλληλόµορφων των πρωτεϊνών του γάλακτος στο ισοηλεκτρικό σηµείο τους απεικονίζεται στο Σχεδιάγραµµα 3. A B Σχεδιάγραµµα 3. Τεχνική ηλεκτροφόρησης των πρωτεϊνών Α και Β µε εστίαση στο ισοηλεκτρικό σηµείο (Di Luccia και συν., 1988). Οι τεχνικές ανίχνευσης σε επίπεδο DNA επιτρέπουν τον άµεσο προσδιορισµό του γενοτύπου των πρωτεϊνών του γάλακτος σε δείγµατα αίµατος ή σπέρµατος, ανεξάρτητα από την ηλικία ή το φύλο του ζώου. Οι τεχνικές που έχουν χρησιµοποιηθεί είναι η αλυσιδωτή αντίδραση της πολυµεράσης-pcr (Zadworny και συν., 1990, Ng- Kwai-Hang και συν., 1991), η restriction fragment length polymorphism-rflp (Leveziel και συν., 1988, Rando και συν., 1988, Rogne και συν., 1989, Denicourt και 21

27 συν., 1990) και η single strand confirmation polymorphism-sscp (Orita και συν., 1989, Barroso και συν., 1997). Στο Σχεδιάγραµµα 5 παρουσιάζεται µια σχηµατική αναπαράσταση της διαδικασίας προσδιορισµού του γενοτύπου µιας εκ των πρωτεϊνών του γάλακτος µε τη χρήση PCR. Αλληλόµορφο Α Αλληλόµορφο Β τµήµα DNA Εκατοµµύρια αντιγράφων του αλληλόµορφου Α Κανένα αντίγραφο του αλληλόµορφου Β Σχεδιάγραµµα 4. Αλυσιδωτή αντίδραση της πολυµεράσης. Οι εκκινητές (primers) Α1 και Α2 αναγνωρίζουν µόνο το αλληλόµορφο Α του γονιδίου, το οποίο και ενισχύεται, σε αντίθεση µε το αλληλόµορφο Β που δεν αναγνωρίζεται. Με αστερίσκο (*) συµβολίζονται περιοχές του αλληλοµόρφου Β του γονιδίου που δεν ταιριάζουν στους Α εκκινητές. Οι τεχνικές ανίχνευσης σε επίπεδο DNA καθιστούν δυνατή την επιλογή των επιθυµητών γενοτύπων σε πρώιµη ηλικία και στα δύο φύλα (οι µόνες διαθέσιµες µέθοδοι για αρσενικά και νεαρά ζώα). Θεωρούνται εξαιρετικά επιλεκτικές και ευαίσθητες µέθοδοι αφού έχουν δυνατότητα ανίχνευσης ακόµη και ενός µόνο µορίου DNA σε ένα µείγµα. Ωστόσο, η εφαρµογή τους προϋποθέτει εξειδικευµένο εργαστηριακό εξοπλισµό. 4. ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΣ ΤΗΣ κ-καζεϊνησ ΚΑΙ ΤΗΣ β-λακτογλοβουλινησ Η κ-καζεΐνη ήταν η τελευταία από τις βασικές πρωτεΐνες του γάλακτος στην οποία ανιχνεύτηκε ο γενετικός πολυµορφισµός. Αυτό επιτεύχθηκε µετά από τη 22

28 χρησιµοποίηση κατάλληλων ουσιών όπως η µερκαπτοαιθανόλη και η κυστεΐνη που µπορούν να ρήξουν τους διθειΐκους δεσµούς και να µετατρέψουν τα πολυµερή µόρια της κ-καζεΐνης σε µονοµερή ώστε να επιτευχθεί ο διαχωρισµός των αλληλόµορφων της. Έτσι, διαπιστώθηκε ότι ο γενότυπος της κ-καζεΐνης στη φυλή Holstein ελέγχεται από δύο αλληλόµορφα, το Α και το Β, τα οποία οδηγούν στο σχηµατισµό των γενοτύπων ΑΑ, ΑΒ και ΒΒ(Mercier και συν., 1973, Alexander και συν., 1988). Το αλληλόµορφο Α διαφέρει από το αλληλόµορφο Β στις θέσεις 136 και 148 της πεπτιδικής αλυσίδας, όπου γίνεται αντικατάσταση της θρεονίνης και του ασπαρτικού οξέος από την ισολευκίνη και την αλανίνη αντίστοιχα, όπως αυτό φαίνεται στο σχεδιάγραµµα 5. Η µελέτη του γενετικού πολυµορφισµού της β-λακτογλοβουλίνης στη φυλή Holstein έδειξε ότι απαντώνται τα αλληλόµορφα Α, Β, C και D. Ωστόσο η συχνότητα των αλληλόµορφων C και D είναι πολύ µικρή για να αξιολογηθούν. Ουσιαστικά λοιπόν αναφέρονται κυρίως τρεις συνδυασµοί των αλληλόµορφων Α και Β, οι οποίοι οδηγούν σε απόδοση τριών γενοτύπων της β-λακτογλοβουλίνης, των ΑΑ, ΑΒ και ΒΒ. Τα δύο αλληλόµορφα διαφοροποιούνται στις θέσεις 64 και 118, όπου το ασπαρτικό οξύ και η γλυκίνη αντικαθίστανται από τη βαλίνη και την αλανίνη αντίστοιχα, όπως αυτό φαίνεται στο σχεδιάγραµµα 6. 23

29 1 11 Glu Glu Gln Asn Gln Glu Gln Pro Ile Arg Cys Glu Lys Asp Glu Arg Phe Phe Ser Asp Lys Ile Ala Lys Tyr Ile Pro Ile Gln Tyr Val Leu Ser Arg Tyr Pro Ser Tyr Gly Leu Asn Tyr Tyr Gln Gln Lys Pro Val Ala Leu Ile Asn Asn Gln Phe Lue Pro Tyr Pro Tyr Tyr Ala Lys Pro Ala Ala Val Arg Ser Pro Ala Gln Ile Leu Gln Trp Gln Val Leu Ser Asp Thr Val Pro Ala Lys Ser Cys Gln Ala Gln Pro Thr Thr Met Ala Arg His Pro His Pro His Leu Ser Phe Met Ala Ile Pro Pro Lys Lys Asn Gln Asp Lys Thr Glu Ile Pro Ile Αλληλόµορφο B Thr Ile Asn Thr Ile Ala Ser Gly Glu Pro Thr Ser Thr Pro Thr Thr Glu Ala Val Glu 141 Αλληλόµορφο B Ala P 151 Ser Thr Val Ala Thr Leu Glu Asp Ser Pro Glu Val Ile Glu Ser Pro Pro Glu Ile Asn Thr Val Gln Val Thr Ser Thr Ala Val Σχεδιάγραµµα 5. Αλληλουχία των αµινοξέων στα δύο αλληλόµορφα του γονιδίου της κ-καζεΐνης. 24

30 1 11 Leu Ile Val Thr Gln Thr Met Lys Gly Leu Asp Ile Gln Lys Val Ala Gly Thr Thr Trp Ser Leu Ala Met Ala Ala Ser Asp Ile Ser Leu Leu Asp Ala Gln Ser Ala Pro Leu Arg 41 Gln στο αλληλόµορφο D 51 Αλληλόµορφο C His Val Tyr Val Glu Glu Leu Lys Pro Thr Pro Glu Gly Asp Leu Glu Ile Leu Leu Gln Lys 61 Gly στα αλληλόµορφα B, C 71 Asp Glu Asn Asp Glu Cys Ala Gln Lys Lys Ile Ile Ala Glu Lys Thr Lys Ile Pro Ala Val Phe Lys Ile Asp Ala Leu Asn Glu Asn Lys Val Leu Val Leu Asp Thr Asp Tyr Lys Αλληλόµορφα B, C Ala Lys Thr Leu Leu Phe Cys Met Glu Asn Ser Ala Glu Pro Glu Gln Ser Leu Val Cys Gln Cys Leu Val Arg Thr Pro Glu Val Asp Asp Glu Ala Leu Glu Lys Phe Asp Lys Ala Leu Lys Ala Leu Pro Met His Ile Agr Leu Ser Phe Asn Pro Thr Gln Leu Glu Glu Gln Cys His Ile OH Σχεδιάγραµµα 6. Αλληλουχία των αµινοξέων στα τέσσερα αλληλόµορφα του γονιδίου της β-λακτογλοβουλίνης. 5. ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ ΤΗΣ κ-καζεϊνησ ΚΑΙ ΤΗΣ β-λακτογλοβουλινησ ΣΕ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Όπως ήδη προαναφέρθηκε ο γενετικός πολυµορφισµός της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης αποτέλεσαν αντικείµενο πολύπλευρης διερεύνησης ως προς την πιθανή συσχέτισή τους µε παραγωγικά χαρακτηριστικά. Το έναυσµα αυτής της δραστηριότητας δόθηκε από την εργασία των Aschaffenburg και Drewry (1957), που συνέδεσε για πρώτη φορά το γενετικό πολυµορφισµό των πρωτεϊνών του γάλακτος µε την παραγωγική ικανότητα των αγελάδων. Από το 1957 µέχρι και σήµερα καταβλήθηκαν πολυάριθµες προσπάθειες µε στόχο τη µελέτη της επίδρασης των γενοτύπων της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης στην παραγόµενη ποσότητα του γάλακτος καθώς και στην περιεκτικότητα του γάλακτος σε διάφορα συστατικά. Στη 25

31 συνέχεια του κεφαλαίου αυτού γίνεται µια συνοπτική αναφορά στα αποτελέσµατα των παραπάνω ερευνών ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΓΑΛΑΚΤΟΠΑΡΑΓΩΓH Σε ό,τι αφορά στην κ-καζεΐνη, υπάρχουν αρκετές µελέτες στις οποίες δεν διαπιστώθηκε επίδραση των γενοτύπων της στην παραγωγή γάλακτος (Arave και συν., 1971, McLean και συν., 1984, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Lin και συν., 1986, Gonyon και συν., 1987, Aleandri και συν., 1990, Ng-Kwai-Hang και συν., 1990a, Famula και Medrano, 1994, Lunden και συν., 1997). Ωστόσο, άλλοι ερευνητές συσχέτισαν το ΒΒ γενότυπο (Pupkova, 1980, Lin και συν., 1989, Van Eenennaam και Medrano, 1991b), τον ΑΑ γενότυπο (Babukov και συν., 1982, Bovenhuis και συν., 1992) ή ακόµα και τον ΑΒ γενότυπο (Yebrovski και Komissarenko, 1982, Ng-Kwai- Hang και συν., 1986) µε υψηλότερη γαλακτοπαραγωγή. Σε ό,τι αφορά στη β-λακτογλοβουλίνη οι περισσότεροι ερευνητές συµφωνούν στην έλλειψη συσχετισµού µεταξύ των γενοτύπων της και της γαλακτοπαραγωγής (Brum και συν., 1968, Cerbulis και Farrell, 1975, McLean και συν., 1984, Ng-Kwai- Hang και συν., 1984a, Lin και συν., 1986, Gonyon και συν., 1987, Haenlein και συν., 1987, Lin και συν., 1989, Aleandri και συν., 1990, Ng-Kwai-Hang και συν., 1990a, Van Eenennaam και Medrano, 1991b, Famula και Medrano, 1994, Lunden και συν., 1997, Ojala και συν., 1997). Ωστόσο, σε αρκετές µελέτες διαπιστώθηκε υψηλότερη γαλακτοπαραγωγή στα ζώα µε ΑΑ γενότυπο (Comberg και συν., 1964, Arave και συν., 1971, Konevtsova, 1978, Atroshi και συν., 1982, Babukov και συν., 1982, Ng-Kwai- Hang και συν., 1986, Bovenhuis και συν., 1992), ενώ σε κάποιες άλλες διαπιστώθηκε υψηλότερη γαλακτοπαραγωγή σε αγελάδες µε ΒΒ γενότυπο (Janicki, 1978, Yebroski και Komissarenko, 1982, Jairam και Nair, 1983, Badola, 2003). Τέλος, υπάρχουν και δύο αναφορές για υπεροχή των ζώων µε γενότυπο ΑΒ ως προς τη γαλακτοπαραγωγή (Pupkova, 1980 και Cardak, 2005) ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΛIΠΟΥΣ Σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα των περισσότερων ερευνών δεν υπάρχει σηµαντική επίδραση των γενοτύπων της κ-καζεΐνης στην παραγωγή λίπους (Arave και συν., 1971, McLean και συν., 1984, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Lin και συν., 26

32 1986, Aleandri και συν., 1990, Van Eenennaam και Medrano, 1991a, Lunden και συν., 1997). Παρόλα αυτά, οι Bovenhuis και συν., (1992) διαπίστωσαν θετική επίδραση του αλληλόµορφου Α της κ-καζεΐνης στην παραγωγή λίπους. Σε ανάλογη εικόνα παραπέµπει η βιβλιογραφία σε ό,τι αφορά στην επίδραση των γε νοτύπων της β-λακτογλοβουλίνης στην παραγωγή λίπους (Arave και συν., 1971, McLean και συν., 1984, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Aleandri και συν., 1990, Ng- Kwai-Hang και συν., 1990a, Van Eenennaam και Medrano, 1991a, Bovenhuis και συν., 1992, Lunden και συν., 1997, Ojala και συν., 1997), µε µοναδική εξαίρεση τους Lin και συν., (1986), οι οποίοι διαπίστωσαν την υπεροχή των ζώων µε γενότυπο ΒΒ ως προς την παραγωγή λίπους ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΠΡΩΤΕΪΝΗΣ Σύµφωνα µε τις περισσότερες αναφορές υπάρχει θετική επίδραση του Β αλληλόµορφου της κ-καζεΐνης στην παραγωγή πρωτεΐνης (Arave και συν., 1971, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Aleandri και συν., 1990, Ng-Kwai-Hang και συν., 1990a, Van Eenennaam και Medrano, 1991a). Ωστόσο, κάποιοι συγγραφείς δεν διαπίστωσαν καµία συσχέτιση των γενοτύπων της κ-καζεΐνης και της ποσότητας πρωτεΐνης που περιέχεται στο γάλα (Lin και συν., 1986, Bovenhuis και συν., 1992, Lunden και συν., 1997). Ως προς τη σχέση των γενοτύπων της β-λακτογλοβουλίνης και της παραγωγής πρωτεΐνης οι απόψεις διίστανται αφού υπάρχουν αναφορές για ευνοϊκή επίδραση του γενοτύπου AA (Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Aleandri και συν., 1990, Bovenhuis και συν., 1992), αλλά και για απουσία συσχέτισης (Arave και συν., 1971, Lin και συν., 1986, Van Eenennaam και Medrano, 1991a, Lunden και συν., 1997, Ojala και συν., 1997) ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΛΑΚΤΟΖΗΣ Στη µοναδική προσιτή σε εµάς βιβλιογραφική αναφορά δεν διαπιστώθηκε οποιαδήποτε συσχέτιση των γενοτύπων της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης και της παραγωγής λακτόζης (Lunden και συν., 1997) ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ Η αξία του γάλακτος εξαρτάται από την αναλογία των συστατικών του που καθορίζουν τη διατροφική αξία του, τις τεχνολογικές ιδιότητές του και κατά συνέπεια 27

33 το οικονοµικό αποτέλεσµα που απορρέει από τη χρήση του. Υπάρχουν πολλές αναφορές που συσχετίζουν το γενετικό πολυµορφισµό των πρωτεϊνών του γάλακτος µε την περιεκτικότητα του γάλακτος σε λίπος και πρωτεΐνες και σε µικρότερη έκταση µε ιχνοστοιχεία και οργανικά ιόντα που έχουν σηµαντική επίδραση στις οργανοληπτικές και στις παρασκευαστικές ιδιότητες του γάλακτος ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΣΕ ΛΙΠΟΣ Σε ζώα µε διαφορετικούς γενοτύπους της κ-καζεΐνης, σύµφωνα µε τους περισσότερους συγγραφείς, δεν παρατηρούνται σηµαντικές διακυµάνσεις στην περιεκτικότητα του γάλακτος σε λίπος (McLean και συν., 1984, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Gonyon και συν., 1987, Aleandri και συν., 1990, Bovenhuis και συν., 1992, Van Eenemaan και Medrano, 1991a, Lunden και συν., 1997). Ωστόσο, οι Hoogerdoorn και συν., (1969), ο Munro (1978) και οι Ng-Kwai-Hang και συν., (1986) σηµειώνουν ότι το αλληλόµορφο Β της κ-καζεΐνης έχει θετική επίδραση στην περιεκτικότητα του γάλακτος σε λίπος. Στις περισσότερες µελέτες που αφορούν στο γενετικό πολυµορφισµό της β-λακτογλοβουλίνης, η παρουσία του αλληλόµορφου Β ευνοεί την υψηλότερη περιεκτικότητα του γάλακτος σε λίπος (Hoogerdoorn και συν., 1969, McLean και συν., 1984, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Ng-Kwai-Hang και συν., 1986, Aleandri και συν., 1990, Bovenhuis και συν., 1992, Hill, 1993). Ωστόσο, σε σηµαντικό αριθµό µελετών δεν διαπιστώθηκε συσχέτιση µεταξύ των γενοτύπων της β-λακτογλοβουλίνης και της περιεκτικότητας του γάλακτος σε λίπος (Cerbulis και Farrell, 1975, Graml και συν., 1985, Lin και συν., 1986, Gonyon και συν., 1987, Ng-Kwai-Hang και συν., 1990a, Lunden και συν., 1997, Ojala και συν., 1997) ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΣΕ ΠΡΩΤΕΪΝΗ Τα αποτελέσµατα των περισσότερων ερευνών συγκλίνουν υπέρ της άποψης ότι η παρουσία του αλληλόµορφου Β της κ-καζεΐνης ευνοεί την υψηλότερη περιεκτικότητα του γάλακτος σε πρωτεΐνες (Li, 1971, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Ng-Kwai-Hang και συν., 1986, Gonyon και συν., 1987, Aleandri και συν., 1990, Ng-Kwai-Hang και συν., 1990a, Van Eenennaam και Medrano, 1991a, Bovenhuis και συν., 1992, Mao και συν., 1992, Van den Berg και συν., 1992, Bovenhuis και Weller, 1994, Braunschweig, 1998). Εντούτοις, υπάρχουν και οι αναφορές εκείνες που καταλήγουν στην έλλειψη συσχετισµού του γενετικού πολυµορφισµού της κ-καζεΐνης και της περιεκτικότητας του 28

34 γάλακτος σε πρωτεΐνες (McLean και συν., 1984, Lunden και συν., 1997, Ojala και συν., 1997, Bobe και συν., 1999). Η αρχική ανακάλυψη των Aschaffenburg και Drewry το 1957 ότι στα ζώα µε γενότυπο ΑΑ της β-λακτογλοβουλίνης το γάλα περιέχει περισσότερες πρωτεΐνες από ό,τι στους τύπους ΑΒ και ΒΒ, επιβεβαιώνεται και από πολλούς ακόµα ερευνητές (Moustgaard και συν., 1960, Feagan και συν., 1972, Cerbulis και Farrell, 1975, Janicki, 1978, Mariani και συν., 1979, Ng-Kwai-Hang και συν., 1984a, Ng-Kwai-Hang και συν., 1986, Ng-Kwai-Hang και συν., 1990a). Τα ευρήµατα των παραπάνω µελετών έρχονται σε αντιπαράθεση µε τα αποτελέσµατα άλλων, σύµφωνα µε τα οποία η περιεκτικότητα του γάλακτος σε πρωτεΐνες δεν επηρεάζεται από τους γενοτύπους της β-λακτογλοβουλίνης (McLean και συν., 1984, Gonyon και συν., 1987, Aleandri και συν., 1990, Van Eenennaam και Medrano, 1991a, Bovenhuis και συν., 1992, Van den Berg και συν., 1992, Hill, 1993, Lunden και συν., 1997, Ojala και συν., 1997, Bobe και συν., 1999) ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΣΕ ΛΑΚΤΟΖΗ Η περιεκτικότητα του γάλακτος σε λακτόζη σε ζώα µε διαφορετικούς γενοτύπους κ-καζεΐνης και β-λακτογλοβουλίνης δεν αποτέλεσε αντικείµενο ευρείας µελέτης. Η µοναδική αναφορά προέρχεται από τους Lunden και συν., (1997), οι οποίοι διαπίστωσαν ότι η περιεκτικότητα του γάλακτος σε λακτόζη δεν σχετίζεται µε το γενετικό πολυµορφισµό των δυο αυτών πρωτεϊνών του γάλακτος. 6. ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΥ κ-καζεϊνησ ΚΑΙ β-λακτογλοβουλινησ ΣΕ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ιάφοροι δείκτες µε βάση τους οποίους αξιολογούνται οι αναπαραγωγικές επιδόσεις των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής έχουν µελετηθεί σε συνάρτηση µε το γενετικό πολυµορφισµό της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης. Μερικοί από αυτούς είναι η ηλικία των µοσχίδων κατά την πρώτη σπερµατέγχυση και τον τοκετό, η διάρκεια της κυοφορίας, το µεσοδιάστηµα τοκετού-πρώτης σπερµατέγχυσης, το µεσοδιάστηµα τοκετού-σύλληψης, το ποσοστό σύλληψης και ο αριθµός των σπερµατεγχύσεων ανά σύλληψη. Ωστόσο, σε αντίθεση µε την πληθώρα των εργασιών σχετικά µε την επίδραση του γενετικού πολυµορφισµού της κ-καζεΐνης και της 29

35 β-λακτογλοβουλίνης στα παραγωγικά χαρακτηριστικά, ο αριθµός των αντίστοιχων µελετών που αφορούν στην αναπαραγωγή είναι περιορισµένος. Οι Hargrove και συν., (1980) στη µελέτη τους δεν διαπίστωσαν κάποια συσχέτιση µεταξύ των γενοτύπων της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης και του ποσοστού σύλληψης που επιτυγχάνεται µε την πρώτη σπερµατέγχυση ή µε το σύνολο των σπερµατεγχύσεων καθώς και µε το µεσοδιάστηµα τοκετού-σύλληψης. Οι Jairam και Nair (1983) βρήκαν ότι οι µοσχίδες µε γενότυπο ΑΒ τόσο για την κ-καζεΐνη όσο και για τη β-λακτογλοβουλίνη είχαν µικρότερη ηλικία στον πρώτο τοκετό σε σχέση µε µοσχίδες µε άλλους συνδυασµούς γενοτύπων. Επίσης, οι Ronda και συν., (1984), διαπίστωσαν σηµαντική επίδραση των γενοτύπων της κ-καζεΐνης στην ηλικία των µοσχίδων στον πρώτο τοκετό. Οι Lin και συν., (1987) µελετώντας την επίδραση των γενοτύπων της κ-καζεΐνης σε διάφορες αναπαραγωγικές παραµέτρους όπως η ηλικία εκδήλωσης του πρώτου οίστρου, της πρώτης σπερµατέγχυσης, της πρώτης σύλληψης, του πρώτου τοκετού, το µεσοδιάστηµα πρώτης σπερµατέγχυσηςσύλληψης, το ποσοστό σύλληψης µε την πρώτη σπερµατέγχυση καθώς και τη διάρκεια κυοφορίας δεν διαπίστωσαν την ύπαρξη σηµαντικών διαφορών. Αντίθετα, σε ό,τι αφορά στη β-λακτογλοβουλίνη διαπίστωσαν διαφορές και συγκεκριµένα ότι οι µοσχίδες µε γενότυπο AB έχουν µικρότερη διάρκεια κυοφορίας και οι µοσχίδες µε γενότυπο ΑΑ έχουν µεγαλύτερη ηλικία κατά την πρώτη σύλληψη. Αξιοσηµείωτες διαφορές αλλά όχι στατιστικά σηµαντικές παρατηρήθηκαν και σχετικά µε την ηλικία των µοσχίδων στον πρώτο τοκετό. Συγκεκριµένα, ζώα µε γενότυπο ΑΒ γεννούσαν σε µικρότερη ηλικία σε σχέση µε εκείνα µε γενότυπο ΑΑ και ΒΒ. Οι Ng-Kwai-Hang και συν., (1990b) µελέτησαν τις επιδράσεις των γενοτύπων της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης στο µεσοδιάστηµα τοκετού-πρώτης σπερµατέγχυσης, στο µεσοδιάστηµα τοκετού-γονιµοποίησης και στον αριθµό σπερµατεγχύσεων ανά σύλληψη χωρίς να διαπιστώσουν καµία σηµαντική επίδραση των γενοτύπων στις παραµέτρους αυτές. Τέλος, οι Juszczak και συν., (2001) διαπίστωσαν ότι οι αγελάδες µε γενότυπο ΑΑ της κ-καζεΐνης είχαν µεγαλύτερη ηλικία κατά τον πρώτο τοκετό σε σχέση µε εκείνες µε γενότυπο ΒΒ και ότι το ίδιο παρατηρείται και στις αγελάδες µε γενότυπο ΒΒ της β-λακτογλοβουλίνης σε σχέση εκείνες µε γενότυπο ΑΒ. ιαπίστωσαν ακόµη ότι ο συνολικός αριθµός των τοκετών κατά τη διάρκεια της ζωής των ζώων δεν επηρεάστηκε από τους γενοτύπους της κ-καζεΐνης και της β-λακτογλοβουλίνης. 30