COMPARAÇÃO DOS TRANSCRIPTOMAS DE SUÍNOS AFETADOS COM HÉRNIA UMBILICAL E HÉRNIA ESCROTAL

RESUMO

A hérnia é considerada um dos defeitos congênitos mais comuns encontrados em suínos. As mais observadas são escrotais (HE), inguinais (HI) e umbilicais (HU). As hérnias causam prejuízo para a suinocultura mundial devido a redução da eficiência produtiva, além de afetar negativamente o bem-estar do animal. Vários estudos genômicos já foram conduzidos, porém, ainda não foi possível identificar os genes responsáveis pela formação das hérnias em suínos, dificultando a seleção contra essas características. Dessa forma, buscou-se comparar o perfil de expressão dos transcriptomas relacionados às hérnias escrotal e umbilical e identificar genes candidatos aos dois tipos de hérnia, utilizando análises de RNA-Seq. Coletaram-se amostras biológicas de anel inguinal e umbilical de suínos com HE, HU e livres destes defeitos, as quais passaram pela extração do RNA. Após, foram preparadas bibliotecas de cDNA e estas sequenciadas na plataforma Illumina. As sequências passaram por análise de controle de qualidade e foram alinhadas e mapeadas contra o genoma de referência do suíno (Sus scrofa, v11.1). Posteriormente, foram identificados os genes expressos nos tecidos e os genes diferencialmente expressos (DE) quando comparados os grupos controle e afetados. O perfil de expressão dos transcriptomas relacionados à HE e HU foi comparado para identificar genes DE nos dois tipos de hérnia. Realizaram-se análises para a descoberta de polimorfismos nesses genes com posterior anotação daqueles encontrados para as duas hérnias estudadas. Em cada grupo, compararam-se os genes DE e foi verificado se estes estavam em regiões de QTL (Quantitative trait loci) já relatadas para suínos. Após comparação dos dois transcriptomas (HE e HU), observou-se que 94,91% dos genes encontrados estavam contidos em ambos os grupos. Quando comparadas amostras de animais afetados com aquelas de seus respectivos grupos controle, identificaram-se 627 genes DE para HE e 199 para HU, dos quais 35 genes estavam DE em ambos os grupos. Estes genes participam de 108 processos biológicos que envolvem desde o sistema imunológico até a organização celular. Dos genes DE em ambos os grupos, dois (ACAN e BCHE) estão em regiões de QTL já relatadas para hérnia escrotal. Considerou-se os genes MAP1LC3C, VIT, ACAN, ACER2, KCNMA1 e SYNPO2 candidatos ao surgimento dos dois tipos de defeito por apresentarem expressão equivalente em ambas as hérnias e participarem nos processos de adesão celular, organização do citoesqueleto, produção de colágeno, relaxamento muscular e autofagia. Identificaram-se 67 polimorfismos no tecido do anel inguinal e 76 no anel umbilical dos quais 11 e 14 são novos, respectivamente. Além disso, foi observada uma variante com função deletéria localizada no gene ITGAM, que participa do processo biológico de diferenciação celular ectodérmica. Considera-se que o perfil da expressão desses genes possa interferir no desenvolvimento normal do tecido, causar enfraquecimento e diminuir a resistência do local, podendo levar a formação de ambas as hérnias em suínos. Assim, avançou-se no conhecimento dos genes relacionados ao surgimento da HE e HU, contribuindo para a compreensão do mecanismo genético relacionado aos dois tipos de hérnia em suínos.

ABSTRACT

Hernia is considered one of the main birth defects found in pigs. The most common are scrotal (SH), inguinal (IH) and umbilical (UH). Hernias cause losses in pig production worldwide due to reduced production efficiency, also negatively affecting the animal's welfare. Several genomic studies have already been conducted; however, it has not yet been possible to identify the genes responsible for the formation of hernias in pigs, hindering the selection against these characteristics. Thus, we aimed to compare the expression profile of transcriptomes related to scrotal and umbilical hernias and to identify candidate genes for both types of hernia, using RNA-Seq analyses. Biological samples of inguinal and umbilical rings from pigs with HE, HU and without any of the defects were collected and submitted to RNA extraction. The cDNA libraries were prepared and sequencing was performed using Illumina platform. After the reads quality control, they were aligned and mapped against the swine reference genome (Sus scrofa, v11.1). Subsequently, the genes expressed in each tissue were identified as well as the DE genes between the control and affected groups. The expression profile of SH and UH-related transcriptomes was then compared in order to identify genes that were DE in both types of hernia. Analyses were carried out to discover polymorphisms in these genes with further annotation of those found in both hernias studied. The DE genes of each group were compared and verified if they were located in QTL regions (Quantitative trait loci) already reported for pigs. After comparing the two transcriptomes (HE and HU), 94.91% of the genes found were contained in both groups. When samples of affected animals were compared with those of their respective control groups, 627 DE genes were identified for SH and 199 for UH, of which 35 genes were DE in both groups. These genes participate in 108 biological processes (BP) that involve since the immune system to cellular organization. From the DE genes in both groups, two genes (ACAN and BCHE) were in QTL regions already reported for scrotal hernia. Furthermore, the MAP1LC3C, VIT, ACAN, ACER2, KCNMA1 and SYNPO2 genes were considered candidates to the appearance of both types of defect for having equivalent expression in the two types of hernia and participating in cell adhesion, cytoskeleton organization, collagen production, muscle relaxation and autophagy BP. A total of 67 polymorphisms were identified in the inguinal ring and 76 in the umbilical ring tissues, of which 11 and 14 were new, respectively. Also, a variant with deleterious function was found in the ITGAM gene, which participates in the BP of ectodermal cell differentiation. The expression profile of these genes possibly interferes with the normal development of the tissue, causing weakness and decreasing the resistance of the site, which can lead to the formation of both hernias in pigs. Therefore, progress has been made in the knowledge of genes related to the emergence of SH and UH contributing to a better understanding of the genetic mechanism related to both types of hernia in pigs.