Genomic studies in domestic goats (Capra hircus L.): current advances and prospects (review] Геномные исследования домашних коз (Capra hircus L.): современное состояние и перспективы (обзор)

The domestic goat (Capra hircus) is a versatile small ruminant species spread on all continents, whose genomic features are becoming the subject of study by research teams from all over the world (A.M.A.M. Zonaed Siddiki et al., 2020; M.I. Selionova et al., 2021). The goal of this review is to elucidate the results of recent genomic studies on domestic goats using DNA chips and whole genome sequencing (WGS) analysis, and to compile a list of WGS-identified candidate genes associated with economically significant and adaption traits. This review summarizes and analyzes the results of WGS studies from 2020 to 2024. A list of candidate genes identified using WGS and associated with economically important and adaptive traits in goats is presented. An analysis of the methodological and bioinformatic approaches used to study WGS of domestic goats is executed. Using DNA chips, genetic relationships between different goat breeds and populations were established (T.E. Deniskova et al., 2021; V. Mukhina et al., 2022; A. Manunza et al., 2023), their genetic diversity was assessed (B.A. Vlaic et al., 2024; G. Chessari et al., 2024), and introgression from wild species of the genus Capra was studied (H. Asadollahpour Nanaei et al., 2023; N. Pogorevc et al., 2024). The decline in the WGS costs (B. Gu et al., 2022) has boosted an increase in the number of WGSs generated in goats (S. Belay et al., 2024). Genes under convergent selection pressure in sheep and goats have been identified, including DGKB, FAM155A, GRM5 (J. Yang et al., 2024) and CHST11 (L. Tao et al., 2021). An increase in the copy number of the GBP1 gene has been shown to be associated with immune resistance and prolificacy (R.Q. Zhang et al., 2019; R. Di Gerlando et al., 2020; M. Arslan, 2023). A large group of genes has been identified that affect milk productivity — ANPEP (J. Ni et al., 2024), ERBB4 (Z. Liu et al., 2024), NCAM2 (Z. Amiri Ghanatsaman et al., 2023) and GLYCAM1 (J. Xiong et al., 2023; H.B. Gebreselase et al., 2024), carcass quality — ACOX1, PGM1 (Z.X. An et al., 2024), ZNF385B and MYOT (H.B. Gebreselase et al., 2024), growth — HMGA2 and GJA3 (C. Li et al., 2024), live weight — STIM1 and ADM (R. Saif et al., 2021), and wool performance — CCNA2 (Y. Rong et al., 2024) and FGF5 (Q. Zhao et al., 2024). The TSHR and STC1 genes associated with domestication were discovered in Swiss breeds (H. Signer-Hasler et al., 2022). Genes involved in the formation of protective responses of the body to diseases and unfavorable climatic factors have been identified, including PIGR, TNFAIP2 (Q. Chen et al., 2021, 2022), KHDRBS2 (X. Sun et al., 2022), PPP2R3C (R. HuangFu et al., 2024), GNG2 (Z.X. An et al., 2024), HOXC12 and MAPK8IP2 (O. Sheriff et al., 2024). Genome-wide association studies (GWAS) based on WGS identified candidate genes associated with body size, including FNTB, CHURC1 (R. Yang et al., 2024), PSTPIP2 and SIPA1L (B. Gu et al., 2022), and milk production (H. Wu et al., 2023). To date, candidate genes have been identified on 21 of the 29 autosomes, with the largest number on CHI5 (9 genes), CHI18 (8 genes), CHI1, CHI3, CHI57 and CHI23 (7 genes on each chromosome). Thus, the compiled list of target candidate genes may be used in marker-assisted selection programs.

Кошкина О.А., Денискова Т.Е., Романов М.Н., Зиновьева Н.А.

Домашняя коза (Capra hircus L.) — это универсальный вид мелкого рогатого скота, разводимый на всех континентах, геномные особенности которого становятся предметом исследования для научных коллективов во всем мире (A.M.A.M. Zonaed Siddiki с соавт., 2020; М.И. Селионова с соавт., 2021). Цель обзора — отразить результаты недавних исследований геномов домашних коз с использованием ДНК-чипов и анализа последовательностей полных геномов (WGS) и составить список генов-кандидатов, выявленных с помощью WGS анализа, которые ассоциированы с экономически значимыми и адаптивными признаками у домашних коз. В настоящем обзоре обобщены и проанализированы результаты исследований WGS с 2020 по 2024 год. Представлен список генов-кандидатов, идентифицированных на основе WGS и ассоциированных с экономически значимыми и адаптивными признаками у домашних коз. Проведен анализ применяемых методических и биоинформатических подходов для изучения WGS домашних коз. С помощью ДНКчипов установлены генетические взаимосвязи различных пород и популяций коз (T.E. Deniskova с соавт., 2021; V. Mukhina с соавт., 2022; A. Manunza с соавт., 2023), оценено их генетическое разнообразие (B.A. Vlaic с соавт., 2024; G. Chessari с соавт., 2024), изучена интрогрессия с дикими видами рода Capra (H. Asadollahpour Nanaei с соавт., 2023; N. Pogorevc с соавт., 2024). Снижение стоимости WGS (B. Gu с соавт., 2022) стимулировало рост числа генерируемых WGS коз (S. Belay с соавт., 2024). Выявлены гены, находящиеся под давлением конвергентного отбора у овец и коз, включая DGKB, FAM155A, GRM5 (J. Yang с соавт., 2024) и CHST11 (L. Tao с соавт., 2021). Показано, что увеличение числа копий гена GBP1 связано с иммунорезистентностью и многоплодием (R.Q. Zhang с соавт., 2019; R. Di Gerlando с соавт., 2020; M. Arslan, 2023). Идентифицирована большая группа генов, влияющих на молочную продуктивность, — ANPEP (J. Ni с соавт., 2024), ERBB4 (Z. Liu с соавт., 2024), NCAM2 (Z. Amiri Ghanatsaman с соавт., 2023), GLYCAM1 (J. Xiong с соавт., 2023; H.B. Gebreselase с соавт., 2024), на качество туш — ACOX1, PGM1 (Z.X. An с соавт., 2024), ZNF385B и MYOT (H.B. Gebreselase с соавт., 2024), на рост — HMGA2 и GJA3 (C. Li с соавт., 2024), живую массу — STIM1 и ADM (R. Saif с соавт., 2021), а также шерстную продуктивность — CCNA2 (Y. Rong с соавт., 2024) и FGF5 (Q. Zhao с соавт., 2024). Обнаружены гены TSHR и STC1, связанные с одомашниванием у швейцарских пород (H. Signer-Hasler с соавт., 2022). Выявлены гены, вовлеченные в формирование защитных реакций при заболеваниях и действии неблагоприятных климатических факторов: PIGR, TNFAIP2 (Q. Chen с соавт., 2021, 2022), KHDRBS2 (X. Sun с соавт., 2022), PPP2R3C (R. HuangFu с соавт., 2024), GNG2 (Z.X. An с соавт., 2024), HOXC12 и MAPK8IP2 (O. Sheriff с соавт., 2024). При полногеномном поиске ассоциаций (GWAS) на основе WGS идентифицированы гены-кандидаты, ассоциированные с размерами туловища, включая гены FNTB, CHURC1 (R. Yang с соавт., 2024), PSTPIP2 и SIPA1L (B. Gu с соавт., 2022), и с молочной продуктивностью (H. Wu с соавт., 2023). Гены-кандидаты выявлены на 21 из 29 аутосом, при этом наибольшее их число к настоящему времени идентифицировано на CHI5 (9 генов), CHI18 (8 генов), CHI1, CHI3, CHI57 и CHI23 (по 7 генов на каждой хромосоме). Таким образом, сформирован список целевых генов-кандидатов, которые могут быть использованы в программах маркер-ориентированной селекции.