CNV DETECTION AND ASSOCIATION STUDIES IN THE BROWN SWISS CATTLE BREED
Creators: name: PRINSEN, RAPHAELLE TERESA MATILDE MARIA
Publisher: name: Universit� degli Studi di Milano
Year: 2017

description: Sintesi ? Italiano
Gli scopi, i materiali, i metodi usati, i risultati e le conclusioni dei tre studi sono organizzati in tre capitoli. La sintesi generale dei tre studi e quindi divisa in base a questi tre capitoli. 
Capitolo 1
La determinazione dei ?copy number variants? (CNV) � fondamentale per la valutazione dei tratti genomici in diverse specie in quanto rappresentano una fonte principale della variabilit� genetica, influenzando l?espressione genica, la variabilit� fenotipica, la adattabilit� e la predisposizione all?insorgenza di malattie. Lo scopo di questo studio � stato quello di ottenere una mappa genomica di CNV utilizzando i dati ottenuti dall?Illumina Bovine SNP50 BeadChip di 651 tori di razza Bruna Italiana. Per l?identificazione dei CNV e delle regioni CNV (CNVR) sono stati usati i software PennCNV e SVS7 (Golden Helix).
Sono stati identificati un totale di 5,099 e 1,289 CNVs con i software PennCNV ed SVS7 rispettivamente. Questi CNV sono stati raggruppati a livello di popolazione in 1,101 (220 delezioni, 774 duplicazioni e 107 complex) e 277 (185 delezioni, 56 duplicazioni e 36 complex) CNVR. Dieci dei CNVR selezionati sono stati validati sperimentalmente attraverso qPCR. La GO e la pathway analysis effettuate hanno identificato i geni (corretti per la false discovery rate) localizzati nelle CNVR e correlati a diversi processi biologici, componenti cellulari, funzioni metaboliche e vie metaboliche. Tra questi, sono stati identificati i geni FCGR2B, PPARalpha, KATNAL1, DNAJC15, PTK2, TG, STAT family, NPM1, GATA2, LMF1 e ECHS1, gi� noti in letteratura, per la loro associazione con diversi caratteri quantitativi nei bovinia. Sebbene ci sia una variabilit� nell?identificazione dei CNVR attraverso l?utilizzo di diversi metodi e piattaforme, questo studio ha permesso l?identificazione dei CNVR nella Bruna Italiana, sovrapponendo quelli gi� identificati in altre razze e identificandone dei nuovi, producendo quindi nuove conoscenze per gli studi di associazione con caratteri quantitativi di interesse nei bovini. 
Capitolo 2
Scoprire variazioni genetiche come i Copy Number Variants (CNVs) nei bovini, fornisce l?opportinit� di studiare la loro associazione con caratteri quantitativi. I CNVs sono sequenze di DNA di lunghezza 50 bp fino a diverse Mb, che possono variare in numero di copie rispetto ad un genoma di riferimento. Lo scopo di questo studio � stato quello di identificare i CNVs in 1,410 campioni di razza Bruna Svizzera usando informazioni derivanti dall? Illumina Bovine HD SNP chip, che include 777,962 SNPs. Dopo uno stringente controllo di qualit�, i CNVs sono stati identificati con i software Golden Helix SVS 8.3.1 (SVS) e PennCNV e sono stati raggruppati in regioni CNV (CNVRs) a livello di popolazione (i.e. CNVs sovrapposti) utilizzando il software BEDTools. I CNVR comuni ai due software sono stati definiti come regioni consensus. I geni all?interno delle CNVR consensus sono stati annotati con un?analisi GO utilizzando DAVID Bioinformatics Resources 6.7. Per poter validare i risultati, sono state eseguite PCR quantitative su 15 CNVR selezionate. 
Con il software SVS sono stati identificati 25,030 CNVs successivamente raggruppati in 398 CNVR, che comprendevano 30 duplicazioni, 344 delezioni e 24 complex CNVR (che contenevano sia duplicazioni che delezioni) coprendo il 3.92% del genoma bovino. Il software PennCNV ha identificato 62,341 CNV, corrispondenti a 5,578 CNVRs che comprendevano 2,638 duplicazioni, 2,404 delezioni e 537 complex CNVR, coprendo il 7.68% del genoma bovino. La lunghezza di queste CNVR variava da 1,244 bp a 1,381,355 bp. Sono state trovate 563 CNVR consensus che coprivano il 2.29% del UMD 3.1 bovine genome assembly. Di queste, 24 erano duplicazioni, 300 erano delezioni e 239 erano CNVR complex. Un totale di 775 official gene IDs sono stati annotati nelle CNVR consensus. Tra i 537 geni con informazioni funzionali, la GO e la pathway analysis � stata riportata per quelli che clusterizzavano con un p-value &lt; 0.05. Le PCR quantitative hanno validato con successo 14 delle 15 CNVR selezionate. 
Il risultato di questo studio � una prima analisi genomica integrale della razza Bruna Svizzera basata sull?Illumina Bovine HD SNP chip su un numero cosi grande di animali che arricchisce la mappa CNV nel genoma bovino. I risultati forniscono inoltre informazioni preziose per successivi studi sui CNV. Infine, i risultati della mappa CNVR sono informativi per i caratteri funzionali, produttivi e sanitari considerati nei programmi di selezione nella razza Bruna Svizzera.
Capitolo 3
I Copy Number Variations (CNV) possono essere usati negli studi di associazione per rivelare la base genetica della variazione fenotipica di caratteri quantitativi. I CNV sono sequenze di DNA di 50 bp fino a qualche Mb, che possono variare in numero di copie rispetto ad un genoma di riferimento. Fino ad oggi, nessuno studio di associazione genome-wide (GWAS) con i CNV e caratteri quantitavivi � stato descritto in una popolazione cosi ampia (cio� di 1,116 campioni) della razza bovina Bruna Svizzera. Lo scopo di questo studio era quello di eseguire delle GWAS utilizzando i CNV precedentemente mappati, con caratteri funzionali, produttivi e sanitari al fine di valutare il loro impatto sull?allevamento e sulla selezione. Gli studi di associazione con i CNV sono stati effettuati con il software Golden Helix SVS 8.4.4 utilizzando un correlation-trend test model. I geni all?interno dei CNV significativamente associati per ogni carattere sono stati annotati con un?analisi GO usando DAVID Bioinformatics Resources 6.7. Sono stati identificati 56 CNV significativamente associati con uno o pi� degli otto caratteri valutati. I segnali di associazione pi� forti erano dati da tre CNV sul cromosoma 12 per il carattere grasso. I CNV associati si sovrappongono con 23 geni diversi, annotati sul Bos taurus genome assembly (UMD3.1).