Investigation of allele frequencies of the growth hormone receptor (GHR) F279Y mutation in dairy and dual porpose cattle breeds

A major QTL for milk production traits was reported in the middle of bovine chromosome 20 and, for its map position, the growth hormone receptor (GHR) gene was considered a strong positional and functional candidate gene. A missense mutation in exon VIII (F279Y amino acid substitution) showed highly significant effects mainly on milk composition (protein percentage and fat percentage) as well as on milk yield in several dairy cattle populations. As no information about the frequency of these two GHR alleles is available in any population, we studied their distribution in dairy and dual purpose cattle breeds reared in Italy. A total of 679 animals belonging to seven cattle breeds (Italian Holstein-Friesian, n=108; Italian Brown, n=104; Italian Simmental, n=104; Jersey, n=104; Reggiana, n=108; Modenese, n=66; Rendena, n=85) were sampled. A new PCR-RFLP protocol was designed to analyse this mutation inserting an artificial restriction site for enzyme SspI. In all investigated breeds, allele F was the most frequent and ranged from 0.947 (Italian Brown and Jersey) to 0.727 (Italian Holstein-Friesian). In Rendena, Italian Simmental, Reggiana and Modenese it was 0.824, 0.909, 0.921 and 0.924, respectively. For all breeds no significant deviation from the Hardy-Weinberg equilibrium was observed. Differences in allele frequencies were statistically significant between the Italian Holstein Friesian and Rendena against all other breeds. Due to the high frequency of the putative positive allele for milk protein percentage the use of the GHR F279Y marker in marker assisted selection plans should not have a great impact on this trait in the studied breeds.

Una mutazione puntiforme nell’esone 8 del gene del recettore dell’ormone della crescita (GHR), che cambia l’aminoacido fenilalanina in tirosina in posizione 279 (F279Y), è stata indicata avere un effetto positivo sulla percentuale di proteina del latte (allele F) o sulla quantità di latte (allele Y). Fino ad ora nessun dato relativo alla distribuzione di questi due alleli era disponibile in alcuna razza bovina e per questo nel presente studio abbiamo analizzato le frequenze alleliche di questo polimorfismo in alcune razze bovine da latte e a duplice attitudine allevate in Italia. Campioni di latte, peli e seme sono stati collezionati da 679 animali appartenenti a sette razze diverse (Frisona Italiana, n=108; Bruna Italiana, n=104; Pezzata Rossa Italiana, n=104; Jersey, n=104; Reggiana, n=108; Modenese, n=66; Rendena, n=85). Per l’analisi della mutazione F279Y del gene GHR è stato messo a punto un protocollo basato sulla tecnica di PCR-RFLP con un primer forward modificato, che inserisce nel frammento di DNA amplificato un sito di taglio artificiale per l’enzima di restrizione SspI. Per confermare i risultati dell’analisi PCR-RFLP, è stato sequenziato un frammento di del gene di 381 pb ottenuto da bovini con diverso genotipo. In tutte le razze analizzate l’allele F è risultato il più frequente con un valore massimo di circa il 95% nella Bruna Italiana e nella Jersey ed un valore minimo di circa il 73% nella Frisona Italiana. Nelle razze Rendena, Pezzata Rossa Italiana, Reggiana e Modenese la frequenza di questo allele è risultato, rispettivamente dell’82%, 91%, 92% e 92%. I dati ottenuti non hanno rilevato alcun scostamento statisticamente significativo dall’equilibrio di Hardy-Weinberg. Le frequenze alleliche della Frisona Italiana e della Rendena sono risultate essere significativamente (rispettivamente P<0,01 e P<0,05) diverse da quelle delle altre razze. Data l’elevata frequenza dell’allele F l’utilizzo del polimorfismo al locus GHR in piani di selezione assistita da marcatori non dovrebbe avere un notevole impatto per il miglioramento della percentuale di proteina nelle razze studiate.