A pesar de que los estudios de asociación de genoma han permitido la identificación de polimorfismos de un único nucleótido (SNPs) asociados a la susceptibilidad a la paratuberculosis bovina (PTB), hasta el momento no se habían identificado mutaciones funcionales causales, ni se había estudiado la contribución de éstas a la progresión de la enfermedad. Por otro lado, los estudios recientes de secuenciación completa de RNA han permitido conocer nuevos mecanismos implicados en la respuesta inmune local y circulante frente a la infección con Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP) pero por sí mismos no revelan qué variantes alélicas pueden estar afectando a la expresión de genes concretos y al desarrollo de la enfermedad. Estas variantes alélicas en regiones reguladoras de la transcripción se denominan “expression quantitative trait loci” (cis-eQTLs) y representan el puente de unión entre genética-expresión génica-fenotipo.
En el presente trabajo, se integraron datos de expresión génica de muestras de sangre periférica y válvula ileocecal de animales sin lesiones y con lesiones asociadas a la PTB bovina con los genotipos obtenidos mediante el chip de baja densidad de Illumina para estos mismos animales. Se llevó a cabo un análisis estadístico combinado genómico-transcriptómico que permitió la identificación de 235 cis-eQTLs asociados con cambios en los niveles de expresión de 186 genes en sangre periférica y válvula ileocecal. Para validar si estas variantes alélicas afectaban también a la susceptibilidad a la PTB, realizamos un análisis de asociación caso-control empleando los genotipos de los cis-eQTLs identificados y los resultados de histopatología, ELISA para la detección de anticuerpos frente a MAP, y PCR y cultivo de tejidos en una población de 986 vacas frisonas caracterizadas previamente en un proyecto anterior del grupo de Micobacterias de NEIKER (IPARGENBOV, AGL2006–14315-CO2). El análisis de asociación genética permitió la identificación de tres cis-eQTLs implicados en la desregulación de la expresión de los genes MECOM, eEF1A2 y del U1 spliceosoma RNA.
El genotipo heterocigoto en el cis-eQTL-rs43744169 (T/C) se asociaba con un incremento en la expresión del gen MECOM, con resultados positivos de ELISA, PCR y cultivo de tejidos y con un mayor riesgo de progresión a lesiones más severas de PTB. La presencia del alelo menor en el cis-eQTL regulador del MECOM se asociaba con mayores niveles de MECOM detectados mediante un ELISA cuantitativo en plasma de animales infectados, y con una mayor supervivencia de la bacteria en el interior de macrófagos derivados de monocitos derivados de sangre periférica de animales heterocigotos infectados con MAP en condiciones ex vivo.
La presencia de los dos alelos menores (C/C) en el cis-eQTL-rs110345285 se asoció con desregulación de la expresión del eEF1A2 y con un incremento significativo de los niveles de anticuerpos frente a MAP detectados por ELISA.
Por último, la presencia del alelo menor en el cis-eQTL-rs109859270 (C/T) se asoció con una sobreexpresión del U1 spliceosoma RNA y con un incremento del riesgo de aparición de lesiones histopatológicas asociadas a la PTB.
Cabe destacar que variantes alélicas que afectan a la expresión del MECOM, eEF1A2 y U1 se han asociado a un mayor riesgo de progresión hacia formas más severas de la enfermedad inflamatoria intestinal y del cáncer colorectal, en humanos. Por otro lado, hay que reseñar que la introducción de los cis-eQTLs identificados en el presente trabajo en los programas de mejora genética de la raza frisona podría ayudar a reducir progresivamente la susceptibilidad y prevalencia de la enfermedad y los costes económicos asociados.
Este trabajo se ha realizado en colaboración con investigadores del Departamento de Sanidad Animal del SERIDA, del Departamento de Genética de la UPV-EHU y de Biocruces-Bizkaia y de la Confederación Nacional de Frisonas Españolas (CONAFE) en el marco del proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y por FEDER titulado “Desarrollo de soluciones innovadoras e integradas para el control de la paratuberculosis bovina basadas en genómica y transcriptomica” (RTI2018-094192-R-C21; PARACON).
Para más detalle, este estudio publicado en Scientific Reports se puede consultar a través de este enlace.
