Identification of single nucleotide polymorphisms in the prion protein gene in Santa Ines and Dorset sheep

Abstract

Scrapie is a transmissible spongiform encephalopathy (TSE) that affects sheep and goats and results from accumulation of the abnormal isoform of a prion protein in the central nervous system. Resistance or susceptibility to the disease is dependent on several factors, including the strain of infecting agent, the degree of exposure, and the presence of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the prion protein gene. The most important polymorphisms are present in codons 136, 154, and 171. SNPs have also been identified in other codons, such as 118, 127, 141, 142, and 143. The objective of this study was to investigate the genotypic profile of Santa Ines (n=94) and Dorset (n=69) sheep and identify polymorphisms in the prion protein gene using real-time PCR techniques and sequencing. We analyzed SNPs in 10 different codons (127, 136, 138, 140, 141, 142, 143, 154, 171, and 172) in Santa Ines sheep. Classification of the flock into risk groups associated with scrapie revealed that approximately 68% of the Santa Ines herd was considered at moderate risk (group 3), and the most frequent haplotype was ARQ/ARQ (47.8%). For Dorset sheep, 42% of the herd was considered at moderate risk (group 3), 40% at low risk (group 2), and 12% at very low risk (group 1). These findings improve our understanding of the genotype breed and further highlight the importance of genotyping and identification of polymorphisms in Brazilian herds to assess their effects on potential infections upon exposure to the sheep prion.

Scrapie é uma encefalopatia espongiforme transmissível que afeta ovinos e caprinos, resultante do acúmulo de uma isoforma anormal da proteína priônica no sistema nervoso central. A resistência ou susceptibilidade está relacionada a diversos fatores, tais como, a cepa do agente infectante, o grau de exposição e o polimorfismo de nucleotídeo único (SNPs) do gene da proteína priônica. Os principais polimorfismos estão presentes nos códons 136, 154 e 171. SNPs também são identificadas em outros códons, tais como, 118, 127, 141, 142, e 143. O objetivo do trabalho foi descrever o perfil genotípico de um rebanho da raça Santa Inês (n=94) e um rebanho da raça Dorset (n=89) para identificar potenciais polimorfismos através da técnica de PCR em tempo real e sequenciamento. Os achados no rebanho Santa Inês indicaram a presença de polimorfismos de nucleotídeos únicos em 10 códons diferentes (127, 136, 138, 140, 141, 142, 143, 154, 171 e 172). A classificação do rebanho, quanto aos grupos de risco associados ao scrapie, relevaram que aproximadamente 68% dos ovinos foram considerados do grupo de risco moderado (grupo 3), onde o haplótipo mais frequente foi ARQ/ARQ (47,8%). Para os ovinos da raça Dorset, 42% do rebanho foi considerado do grupo de risco moderado (grupo 3), 40% do grupo de risco baixo (grupo 2) e 12% do grupo de risco muito baixo. Os dados encontrados contribuem para o conhecimento do genótipo das raças, destacando a importância de trabalhos que relatam os polimorfismos genéticos para a identificação de rebanhos brasileiros, bem como o seu impacto a infecções com exposição ao príon ovino.