Házimacska genom ba n kjá na k kialakítása és gyakorlati jelentősége a maine coon fajta modelljén keresztül Rzepiel Andreall, Bíró Zsolf , Lehotzky Pár, Ózsvári Lászlóa, Horvai-lzabó Mátria2, Nagy Zsolt Bélal,Y 1l Genetikával az
Egészsé9értEgyesület. Vak Bottyán u. 37. H-1165 Budapest, *E-mail: dr. nagy,
[email protected] 2] SZlE-MKK, ÁlIattenyé5ztés-tudományi l ntézet 3I SZlE-MKK, Vadvilá9 Megőrzési lntézet 4] SZlE-AOTK, Állat-egészségügyi lgazgatástani és Agrárgazdaságtani Tanszék 5] NAGY GEN Kft.
P.
A. Rzepiel -Zs.BírőLehotzky - L. Ózsvári M. Horvai-Szabő Zs. B. Nagy:
-
The establishment and usefulness of domestic cat genom bank through the model of Maine coon breed
Összefoglalás. A DNS-bankok szerepe már évtizedek óta jól körvonalazódott a haszonállatok tenyésztésében,szemben a hobbiállatokéval és a vadon élő állatokéval. A macskafélék közül eddig egyedül az ibériai hiúz genombank felállítását közölték, házimacska-genombankről ez az első tudományos közlemény. A szerzők a házimacskák közül a maine coon fajtát választották modellnek, mert, bár amerikai fajta, Magyarországon közel a legnagyobb egyedszámban megtalálható macskafajta, jól szervezett tenyésztői körrel, valamint a vadmacskához filogenetikailag közelebb álló házimacskafajtákhoz tartozik. A bizonytalan eredetű és genetikai hátterű kóbor macskákkal ellentétben, az ellenőrzött tenyésztésiprogramú maine coon fajta 199 magyarországi egyedéből származő szőr- vagy nyálmintákből2011 és 2013 között egy olyan házimacska modell genombank került kialakításra, amely segítségévela a vadmacskától, valamint a házimacska x vadmacsházimacska megkülönböztethető ka hibridektől. igy kellő számú genetikai információ birtokában a jogalkotó természetvédelmi szempontból is felülvizsgálhatja ielenlegi álláspontját a nyilvánvalóan házimacska jelleget mutató egyedek vadászterületen történő lelövését ilIetően. Ezen túlmenően a házimacska-genombank szerepet játszhat a prémet érintő állatvédelmi esetekben és a humángyógyászatban is. Summary. The role of DNA banks has been outlined for decades in breeding of farm animals, compared with that of pets and wild animals. From Felidae the lberian lynxs genom bank has been published only, and this is the first scientific publication about domestic cat genom bank. One of the domestic cat breeds, Maine Coon was chosen
as a model, although it is an American breed, because in Hungary it is one of the cat breeds with the largest population and wel1-organized breeders, furthermore, is being quite close to the wild cat phylogenetidally. Between 2011 and 2O13, a model domestic cat genom bank was developed by using hair and saliva samples of 199 Maine Coon individuals from Hungary with supervised breeding programs, contrary to stray cats of uncertain origin and genetic background, which can be used to distinguish domestic cats from wild cats, as well as domestic cat x wild cat hybrids. Thus, based on sufficient number of genetic information, the codifier, from the point of view of nature conservation. may also review its current position as regards shooting individuals showing obviously domestic cat traits in the hunting area. ln addition, the domestic Gat genom bank could play an important role in fur animal protection cases and in human medicine, as well.
Európában 64 miIlió macska él
Megközelítőleg 22O millió házimdcská,van a világon az lFAH (lnternational Federation for Animal Health Europe) adatai szerint. Európában 64 millióra tehető a macskák,60 millióra a kutyák száma és 70 millió otthonban található valamilyen hobbiállat. A házimacska a 'l0. század körülvált általánossá Európában és Azsiában, ezután pedig az egész világon elterjedt. A macskafajták nagy része csak viszonylag rövid múltra tekint vissza, a legrégebbi fajták csak néhány száz évesek (33). A házimacskák közül a maine coon fajta nemcsak arról nevezetes, hogy Amerika legrégebbi és legnagyobb létszámú íajtája, hanem a legnagyobb termettel Házimacskagénbank
I
S+S
A maine coon nagytestű, vilá9szerte elterjedt házimacska
A genombank nem csak DNS-
@
rendelkező is. Már Maine állam megalakulásakor is megtalálható volt ezen a területen, és nemegyszer össze is tévesztették az őshonos mosómedvével, mert külsejük, cirmos mintázatuk, lompos farkuk és vadászmódszereik is hasonlítanak (10, 13). A New York-i macskakiállításon már ,l860-ban bemutatták a fajtát, 186l-ben törzskönyvezték. Népszerűsége azonban a perzsa macskák behozatala után csökkent az Egyesült Államokban, és csak 'l950 tájékán kezdett ismét növekedni. 1976-ban a fajta hivatalos elismerést nyert az USA-ban, majd a világ minden táján is (27,28). A fajtára jellemző a fényes, selymes és vízálló bunda, ami hosszabb a hason és a hátulsó végtagokon, hogy védje a nedvességtől és a hótól. A fülek nagyok, egymástóltávol esnek, meglehetősen magasan tűzöttek, szőrrel gazdagon borítottak. Amancs nagy, kerek, pamacsos, atalppárna színe a szőr színétőlfü99ően alakul. Az orr rövid, ék alakú, az orrtükör rózsaszín. A szem nagy, kissé ferdén metszett, távol ülő. A kandúrok testtömege általában 8-9 k9, de elérhetik akár a 10-12 kg-ot is, a nőstényeké átlagosan 6-8 k9. Későn érőfalta, teljes méretét 3-5 éves korára éri el, játékos természete viszont egész életébenjellemzi, Szelíd, kedves ,,óriás", angyalitermészettel megáldva. Minden színben és színkombinációban tenyésztik, kivéve a csokoládébarnát, lilát és a sziámijellegű mintázatot (4, 10, 12, 13, 16). A CFA (Cat Fanciers'Association) rendszerében regisztrált kölykök száma alapján a perzsa után a népszerűségettekintve a maine coon a második macskafajta a világon (9). A biobankot a Time magazin azon tíz legfontosabb ötletek egyikeként határozta meg, ami megváltoztatta a világot (31). A genombank egy olyan DNSmintákon alapuló biobank, amelyben a mintát adó egyedről a DNS-mintán kívül egyéb adatok is tárolásra kerülnek, Emiatt a genombank nemcsak egy DNS-minta-9yűjtemény, hanem egy adatbázis is egyben (3, B, 11, 15,26,30, 32). A genombank szerepe már évtizedek óta jól körvonalazódott a haszonállatok tenyésztésében(pl, szarvasmarha, ló, sertés és juh). Ezzel szemben a hobbiállatok tenyésztésébena genombankok mé9 nem terjedtek el széles körben, í9y a macskafajták (Felidae) esetében is csak nagyon kevés információ áll a rendelkezésünkre. Az ibériai hiúz (spanyolhiúz, párduchiúz, Lynx pardinus, Temminck, 1B27)fajvédelme céljábólalakítottak ki génbankor(17,20). Egyelőre más macskafélékcsaládjába tartozó faj genombankjáról, beleértve a vadmacskát is, nincs tudományos közlemény, Vannak ugyan macskagénbank kezdeményezések külföldön, például Angliában (1), de erről tudományos folyóiratban nem jelent mé9 meg közlés.
Anyag és módszer A házimacskafajták közül a maine coon fajtát választottuk modellként, és a 199 maine coon
macskábólvettek szájnyálkahártyamintát, amelyekből a DNS-t kinyerték
s++
|
begyűjtött mintákból a magyarországi állományra épülő genombankot alakítottunk ki 2011 és 2013 között. A bizonytalan eredetű és genetikai hátterű kóbor macskákkal ellentétben azértválasztottuk ezt az észak-amerikai fajtát, mert az egyik legnagyobb hazai egyedszámmal rendelkező macskafajta, jól szervezett tenyésztői bázissal rendelkezik, valamint a vadmacskához filogenetikailag közelebb álló házimacskafajták közé tartozik. A Macskamánia Magyar Macska Egyesülettel történt együttműködésnek köszönhetően 201]-től kezdve ]99 maine coon macskától történt minta- és adatfelvétel. A jövőben további házimacskafajták bevonását tervezzük az adatbázisba. Minden macskánál szájnyálkahártya-mintavétellel (Copan cé9 steril mintavevő eszközét használtuk az előírásnak megfelelően)jutottunk DNS-mintához. A kóddal ellátott minták -20 oC-on kerültek tárolásra a szakmai előírásoknak megfelelően. Minden egyes biológiai mintából NucleoSpin@ Tissue DNS-izoláló rendszerrel végeztük el a genomi DNS kinyerését(Macherey-Nagel). A DNS minőségi és mennyiség i el lenőrzését NanoDrop N D-1 000 spektrofotométerrel végeztük el. A mintákhoztarlozó elektronikus adatbázisban a kutatási adatok statisztikai feldolgozásra alkalmas formában kerültek archiválásra, A kialakított genombankban
vagyarÁllatorvosok Lapja 2O13. szeptember
A macskákról általános és szaporodásbioló9iai adatokat is tárolnak
I
dupla kódolással kerültek a minták megőrzésre és tárolásra. A génbank elektronikus adata bármikor hozzárendelhető adott DNs-mintához és fordítva. A statisztikai előkészítésazt teszi lehetővé, hogy az új genetikai eredmények egyszerűen, akár néhány óra alatt populációs szintű kiértékelésttegyenek lehetővé. A kutatásba ivartalanított macskák is bevonásra kerültek a random kiválasztás érvényesítéseérdekében, A genombankon alapuló kutatás teljesen anonim, egyetlen egyedet és tulajdonosát sem lehet beazonosítani a tudományos közlemény alapján, A kutatásban való részvételhez az állat tulajdonosa a megfelelő beleegyező nyilatkozatot kitöltötte. Az állat adatai között szerepelnek a származási lap adatai is. A genombankban szereplő egyedekről a következő adatok állnak rendelkezésre: (i) általános adatok. a macska neve, a származási lapján lévő regisztrációs száma, a chip száma (ha elvan látva chippel az egyed), születési helye és ideje, ivara, testhossza, testtöm ege, szőr- és szemszín e,, (ii) szaporodásbiológiai adatok. vemhességekszáma, az első vemhesség ideje, az élve, ill. halva született utódok száma, azelső vemhesség hányadik pároztatás után lett sikeres.
Eredmények Az
adatbázisban található 199 egyed összesen 42 tulajdonoshoz tartozik. Az egyedazonosításról kevés adat áll rendelkezésünkre: a 199 egyedből összesen 57 (29%) rendelkezik chippel, 22 pedig biztosan nincs ellátva chippel (törzskönyvi szám alapján azonosítva) (11%). 120 (60%) egyed esetében nem rendelkezünk nformációva l az egyedazonosítássa l ka pcsolatosa n. A genombankban nemcsak magyarországi tenyészetből származó egyedek mintái vannak, de mindegyik egyed Magyarországon él. 1'l0 macska születési helye Magyarország (55,2o/o), emellett a genombank tartalmaz németországi, csehországi, lengyelországi és szlovákiai tenyészetből származó egyedeket is. A genombank kialakítása a tenyésztők bevonásávalés együttműködésévelzajlott, ebből következően az önkéntesség elve érvényesült. Az egyedek életkorának eloszlását vizsgálva azí az eredményt kaptuk, hogy a legtöbb egyed 2009-es születésű (n=7 4,40o/o) (táblázat). Azivari megoszlás 154 egyed alapján került meghatározásra a rendelkezésre álló adatok miatt. A génbankban szereplő 154 egyedből 91 (nem ivartalanított) nőstény (59'/"), 53 (nem ivartalanított) kandúr (34%),3 ivartalanított nőstény (2%) és7 (5%) ivartalanított kandúr, A maine coon az egyik legnagyobb testű házimacskafajta. A vizsgált állományban a legnagyobb testtömegű egyed 11 kg-os, a legnagyobb testhosszúságú pedig 130 cm-es. Az átlagos testtömeg 5,68 k9 volt (n=134), míg az átlagos testhossz 82,25 cm (n=143). A fajta átlagos értékeinélkisebb átlagos testtömeg i
Táblázat. 9zúletési év eloszlása
és testhossz valószinűleg a nőstények nagyobb arányával magyarázható.
(n=185)*
Table. Distribution of year of birth
Megvitatás és következtetések
l
2011
12
-60/o
2010
49
-260/o
2009
74
-40o/o
2008
21
-11%o
2007
14
-7%
2006
9
-5o/o
2005
2
-2o/o
2004
3
-2o/o
2001
1
-1o/o
*14 egyed esetében nem ismert a születési év
Genombank szerepe a házimacska x vadmacska rid e k meg kü l ö n böztetésében A vadmacska Európa egyik legkevésbé ismert és legveszélyeztetettebb ragadozója, amely Európa országainak többségében törvényi védelmet élvez, továbbá a nemzetközi egyezmények közül a Berni Egyezmény, a Washingtoni Egyezmény (ClTES), valamint a 92/43/EGKirányelv (Flóra, Fauna, Habitat irányelv) alapján is védett faj. A taxont fenyegető fő veszélyek közül két esetben is genetikai kockázattal lehet számolni. Az élőhelyvesztésés -aprózódás miatt a vadmacskaállományok feldarabolódnak, h ib
Házimacskagénbank
I
S+S
llil
ami beltenYésztést, m19 a házimacskáva,l történő párosodás introgresszív hibridizáciÓt okoz (7). nz elóbbivel összhangban tóbb 'Á;r;;;;;rn zetközivizsgálat alaPján sÜrgették, hogy a hibridizáció, .rÍ"t;dá;.;i.tő kezelése kapjon -- --"J' elsőbbséget a vadmatska védelmében(21). A természetben kóborló/elvadult házrmacskák, í9y elvileg a maine coon fajta egYedeí is, Párosodhatnak a vadmacskávat ta uu'oÓ'uist'a-á"llomany csökkenése miatt), ami hibrid egyedeket eredményezt .i. gá, Co*r;;;ü) valamint Rncnl és Possrrl (23) leírták azokat a morfoló9ni jegyekát, ir.rv.['árap;an elméi;iliö megállapítható a házimacska és a uaóratsiu nórti [üÉi nijg, a.onuan a gyakorlatban a hibrideket külső megjelenésük (kü]l..nüki;[o,r. nagyon nehéz megkülönböztetni a tiszta vérűházl-, ill. vadmacskáktól.
J
A mitokondriális DNS egyes elemei
alapján a házimacska
megkülönböztethető
a vadmacskától
Fölmérhető
a hibridizáció mértéke és jelentősége is
A gereznák és prémek is azonosíthatók
'
Ö.ro
"
A
házimacskán végzett,filogenetikai kutatáioÉ'iJ.ut.ttak arra, hogy a mitokondriá|is DNS (mtDNS) tarTalmaz olyan elemóüt, .,.n.Tv.k aráóran macska megkülönböztethető a vadmacsÉ áíól (2). Á ;r.j;i ,;óru"niia,-á ÉeliJa. családra jellemző mtDNS-szakasz, amely transikíoká.ióuul áii.rült a genomiális DNS-be (1B). A numt szekvencia térképezésealapján u uuJ.u.rra és házimacska különbség mutatható ki (2). Más kutatáid[ s*j.lir")i, !91ott elektroforézist, DNS-analízist, mitokondriális szekvencia- és mikroszatárriÜvizsgalatokat is alkalmaztak vadmacska-házimacska elkülönítésé re z'E). rrrntúlmenően ts,li-,)i| m99;k9|ajták közti kaPcsolat vizsgá,latáraalkalmbzháú 9 .oár..r. az STR- (rövid ismétlődő elem, short tandem ,epeát; markere[ elilr;;;, ai,,ily.t a kutyafajban is használnak (34, 35). A házimacska és vadmacska genetikai ismereteinek bővülésével és a genetikai vizsgálÓ módszerek fejlődéséveT lehetőség nyilikirá, r.rÓb1l-r.r.rarkban is széles körű,géntérképezéstórténjen a vadmacsk a, a házimacskái vadmacska hibridek és a házimacska e|különítésére. Összességben tehát a hibridizáció mértékétés jelentőségét párhuzamosan , végzett morfom etria i és g en eti ka i lato k r
iÉjri
Gen.omban| szerepe a prémet érintő állatvédelmi esetekben A hazlmacska, ezen belül első fajtakent modellként tekiÁtve - a maine coonra létrehozott genombank segítségbtnyújthat az állatvédelri r,.tora9nak is abban, hogy az állatvédelmi törvény a]Íal tiltott, d. fo;g;Ü;b; Á'orott házimacskapré_ met elkülönítsék a nemzetliözi egyezményut tőrrÉsl rrutaü ur.tt álló, vadászható vagY,veszélyeztetett és neíívadász'hátd, J. Ű.r.r").1átiengeoelyköteles macskafélék prémjétől, hiszen ezeket egyes esetekben száuao szemmel, sőt szőrvizsgálatokkal (2o; u nagyon nehéz íágy akár Ér.'.t.tÉrTiegymástól morfolÓ9iailag megkülönböztetóí az aaaínais tÓlrósziore mj, i.,a.iru.skafajták, valamint kóbor - bizonytalan eredetű macskjk mintavaiirapvető fontosságú lesz a jövőben, hiszen á nagyobb geneti[aiáá}iüa.ir'öái,i"rJÜo gentertépezésekre és megállapításokra áá leheiOseget.
A házimacskagenom szerepe a humángyógyászatban Az ember telies genomjának.,megszet<ÍÓnáusa ,Ónótt 'p_atkány,
mára már számos állat
gorilla, tengerimalac, egér,.p9nq1 nyur, iirápiá, )áűájiiíi.l Áilrl? m a cs ka g e n o m f e lté rké p ezésétz o cjz_ oe n'[ o{űi"i őő: . ;;§, u;",r;;?; nőstény macska genomját szekvenálták. n rrazrmácsk; ö;;íj.ak ismerete azért
ö
546
I
Vugy., Állatorvosok Lapja 2013. szeptember
is fontos, mert a macska számos emberi betegség modellállatának
A macska emberi betegségek modellállata is
tekinthető. betegségeknek a kutatásánál segítséget jelentenek a genommal kapcsolatos új adatok. A házimacskának közel 200 örökletes betegsége van, amelyek analógok humán betegségekkel (19, 20). Pl. az abesszín macskafajtánál gyakori örökletes betegség a retinitis pigmentosa. Amerikában 3500 emberből egy szenved ebben a betegségben. Fertőző betegségek esetén is nagyszerű modell a macska, például a HlV/AlDS betegségekre. Feline immunodeficiency vírus (FlV) genetikailag rokona a humán immunodeficiency vírusnak (HlV), amely AlDS-t okoz. Ezekenek
a
IRoDALoM
1.
2, 3.
Health Organization: http://epic.iarc.fr. (utoljára
Animal Care Trust, Royal Veterinary Collage: htlp:// www. rvc,ac,uk/act/RVC Research.cf m (utoljára el-
érve: 20'l3. 03,20.) Anrunrs, A,: Mitochbndrial lntrogressions into the nuclear genome of the domestic cat. J. Hered., 2oo7, 98, 414-420. 'Bnnnruynl Zs. - MrnstcH T, - Dror K, - BrsznvÁ< l,
-
-
-
Nncv P. L. - SzÁrLÁst Z, - )ósa V, - Jnrna F.: Projektalapú mintagyűjtéstől a biobankig, Orvosi Hetilap, 201'l.
4, 5, 6.
17.
-
Trrruós D. Nncv P. - Snrnvoru F. Nncy Zs. Kórnr Zs. - SzAsz M. - LurÁcs
ZanÁno A.
elérve: 2013. 03.20.)
'16. Jncosrncrn, P.: The Maine Coon cat. Cat Fancy,
18.
152.606-609. Benrur, CH.:
The marvelous, mellow Maine Coon.
Cat Fancy., 1979. 20-23,
Brnuvotrl1 M, A. - Bannnr1 E. M. et al,: Genetic diversity and introgression in the Scottish wildcat. Mol. Ecol., 2001, 10. 319-336.
A házimacskák (Felis silvestris f. catus) és a vadmacskák (Feís silvestris) térbeli, táplálkozási Bínó Zs.:
19.
20. 21.
Doktori értekezés. Vadbiológiai és Vadgazdálkodási Tanszék, SZlE. és szaporodási kölcsönhatása.
7.
8. 9. ]0.
2004.72 Conarr1 L. K.: Feeding ecology and social organization of wildcats (Fells s/vestrls) and domestic cats (Felrs catus) in Scotland. Ph. D. Dissertation. Aberdeen University. England, Gödöllő,
1979.
DeCode Genetics. http://www.decode,com (utol-
jára elérve: 2013. 03.20.) Fnrw, G.: Breed Article: America's First Show Cat - The Maine Coon Cat. Cat Fanciers' Association, 2012. GraHnno1 R.: The Complete Cat Book. Mirabel. California,1991.
11. Genau Genetics. http://www.genau.atl 12. 13. 14.
22,
,l988.36-41.
Honntocr, M.: That Yankee Cat: The Maine Coon.
Tilbury House. Boston,l991.
A. L. - Mconts1 S, et al: ls the survival of European wildcats Felis silvestris in Britain Husanno,
threatened by interbreeding with domestic cats? Biol. Conserv., 1992. 61, 2O3-2O8. 15. lnternational Agency for Research in Cancer, World
- Sltvtotl, M. A. et al.: Developing biological resource banks as a supporting tool for wildlife reproduction and conservation. The lberian lynx bank as a model for other endangered species. Anim. Reprod. Sci., 2009. 112.347*361. Loprz, J. V.: Numt, a recent transfer and tandem amplification of mitochondrial DNA to the nuclear genome of the domestic cat. J. Mol. Evol.,1994.
39.174_190.
- JoHtltsott, W. et al.: State of cat genomics. Trends Genet., 2008, 24,268-279. O'Bnler,r, S.J. - Mprrrorrt-Rnyvotto, M. et al.: The feline genome project, Annu. Rev. Genet., 2002. O'Bnlrr,r, S. J.
36.657-686.
- Brno Z, S. et al.: Genetic distinction of wildcat (Felis silvestris) populations in Europe, and hybridization with domestic cats in Hun9ary. Molec. Ecol., 2003. 12.2585-2598, Ptrnpnoll, M.
Powus, J. U.
-
Murrrrrrv, J. C. et al.:
lnitial sequence
and comparative analysis of the cat genome. Genome Res., 2007. 17,1675-1689. 23, Rncr.rr, B. ; Possrrurl, M.: Variability of coat-colour
24.
and markings system in Felis silvestris. ltal. J. Zool., 1996. 63. 285-292. Rnnor, E. - Ptrnpnou, M. et al.: Genetic diversity
within and among domestic cat populations in western Europe. lnternational Symposium on Wildcats, Hannover, Germany., 2000. 6-9,
- Rncrut, B.: Genetic variability and biochemical systematics of domestic and wildcat populations (Felis silvestris: Felidae). J. Mamm.,
25. Rnruol, E,
(utoljára
elérve: 2013. 03.20.) Holgv, D.:The Legendary Maine Coon. Cat Fancy.
1995,32-33.
Lron-Qutruro. T,
26.
1991.72,79_88.
A. - Honvnt-Sznsó M. - Monort Sz, - ÓzsvÁnl - Lrlorzry P. - Nncy Zs, B.: A hazai komondorál-
Rzrplrr_
L.
: lomány DNS biobankjának létrehozása ésfelhasz-
2]. 28.
nálási területei. Magy. Állatorv. Lapja,2012. 134. 620_627. -Vrness l.: Macskakalauz" Budapest, 1989. 124_125. Tnvlon, D,: Arany macskakönyv. Corvina. Budapest, SztruÁrJ,
1992.74_75.
Házimacskagenbank
I
S+Z
