Imputação de alelos microssatélites a partir de haplótiposSNP para verificação de paternidade na raça Nelore

• Main Author: Milla Albuquerque de Souza
• Other Authors: Luiz Lehmann Coutinho
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2013
• Subjects: Gado nelore; Imputação; Marcador molecular; Melhoramento genético animal; Microssatélites; Paternidade; Imputation; Microsatellite; Paternity; SNP
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11139/tde-22032013-111330/

As técnicas de marcadores moleculares têm sido aplicadas em estudos populacionais das espécies bovinas, verificação de genealogia e teste de paternidade. Dentre os marcadores moleculares, os microssatélites (MS) são amplamente utilizados, porém, alguns problemas técnicos têm motivado o desenvolvimento de alternativas, como os marcadores do tipo polimorfismo de nucleotídeos único (SNP). Assim, surgiu a necessidade de identificar haplótipos SNP que estão em concordância com cada alelo MS e então os genótipos MS poderiam ser convertidos em genótipos SNP e vice-versa, por meio da imputação do genótipo. O objetivo deste trabalho foi aplicar um método para imputar alelos MS a partir de haplótipos SNP, para verificação de paternidade, utilizando animais da raça Nelore e também identificar um menor conjunto de SNP, com qualidade suficiente para otimizar e diminuir o custo da genotipagem. Foram realizadas genotipagens em SNP e MS para 99 trios de animais da raça Nelore provenientes da EMBRAPA Pecuária Sudeste e foi verificada a existência de alelos nulos pelo programa MICRO-CHECKER. Foram selecionados SNP que estivessem próximos de cada marcador MS e o programa BEAGLE foi usado para identificar a fase de ligação dos genótipos. Posteriormente, foi realizada a técnica de imputação dos MS a partir de haplótipos SNP e foi verificada a paternidade pelo programa CERVUS. A precisão da imputação dos alelos MS foi verificada através do cálculo da concordância entre os alelos MS imputados e relatados. O marcador SPS115 foi removido da análise por evidências de alelos nulos, devido ao excesso de homozigotos observados. O marcador mais informativo foi o TGLA122, cujo conteúdo de informação polimórfica (PIC) foi 0,8. Foram encontrados desvios do equilíbrio de HW (P<0,05) para os locos ETH225 e TGLA57. Um maior conjunto de SNP foi necessário para imputação de alelos MS para o marcador BM1824. As taxas de verificação de parentesco foram de 97,1% para os alelos MS genotipados e 96,3% para os MS imputados. Somente 4% dos 99 filhos não tiveram a paternidade atribuída, quando a simulação foi feita apenas para o pai conhecido e 1% quando pai e mãe eram conhecidos. Esta técnica obteve precisão maior que 96% para a imputação de dados MS e permitiu imputar dados genotípicos multialélicos a partir de bi-alélicos. Os resultados terão um impacto imediato para os pesquisadores e associações de criadores que visam a transição do MS para SNP baseada em verificação de parentesco. === Molecular markers techniques have been applied in bovine population studies, genealogy verification and paternity test. Among the molecular markers, microsatellites (MS) are widely used, however, some technical problems have motivated alternatives development, as markers type single nucleotide polymorphism (SNP). Thus, the need to identify SNP haplotypes which are in agreement with each MS allele and then MS genotypes could be converted into SNP genotypes and vice versa, through genotype imputation. The objective of this study was to apply a method to impute MS alleles from SNP haplotypes to verify paternity, using Nellore and also identify a smaller set of SNP, with enough quality to optimize and reduce genotype cost. SNP genotyping was performed at and for 99 MS trios Nellore from EMBRAPA Cattle Southeast and was checked for null alleles by MICROCHECKER. SNP were selected that were near each MS marker and the program BEAGLE was used to identify genotypes phase. Subsequently, were applied the MS imputation technique from SNP haplotype and paternity was verified by CERVUS. The accuracy of MS alleles imputation was verified by calculating the correlation between MS alleles imputed and reported. The SPS115 marker was removed from the analysis for null alleles evidence due to homozygote excess observed. The most informative marker was TGLA122 with 0.8 PIC. Deviations from equilibrium HW (P<0.05) were found for the loci ETH225 and TGLA57. A larger set of SNP was necessary to impute MS alleles for the marker BM1824. The verification rates of paternity were 97.1% for genotyped MS alleles and 96.3% for MS imputed. Using imputed MS alleles and when only the sire was considered only 4% of the 99 offspring were not assigned paternity and 1% when both parents were known. The technique achieved greater than 96% accuracy for MS imputation data. This research allow to impute multi-allelic genotypes from bi-allelic data. Our results will have an immediate impact for researchers and livestock associations aiming the transition from MS- to SNP-based parentage verification.