Este estudo teve como objetivo investigar incialmente o efeito do pHf na qualidade da carne, nas concentrações de HSP27 e HSP70, bem como no perfil proteômico da carne (Longissimus thoracis) de bovinos cruzados - 1/2 (Simental Sul Africano x Nelore) de forma a contribuir para a predição de biomarcadores que poderão ser agregados em programas de melhoramento genético. Foram avaliados 415 bovinos (180 fêmeas e 235 machos imunocastrados) terminados em confinamento. As carcaças foram classificadas de acordo com pHf, mensurados 48 horas após o abate, em dois grupos: normal (pHf ≤ 5,80) e intermediário (pHf = 5,81 - 6,19). Os parâmetros físico-químicos pH, cor (L*, a* e b*), perda de água por cocção (PAC, %) e força de cisalhamento (FC, kg), foram mensurados para avaliar a qualidade da carne em dois tempos de maturação (1 e 14 dias). Para a quantificação de HSP27 e HSP70 foram selecionadas 38 amostras em função dos grupos de pHf, dentro de cada tempo de maturação, totalizando 76 amostras. Para a realização das análises proteômicas foram selecionadas três amostras de cada grupo de pHf nos dois tempos de maturação, totalizando doze amostras. Observou-se interação (p<0,05) entre os grupos de pHf e os tempos de maturação para a cor e FC. A concentração de HSP27 foi maior (p<0,05) em pHf intermediário e com 1 de maturação, para a HSP70 só foi possível observar maior concentração (p<0,05) aos 14 dias de maturação, as correlações indicam que as HSPs modulam a qualidade da carne. Foram identificadas 13 proteínas diferencialmente expressas (p<0,05) envolvidas com funções metabólicas (triosefosfato isomerase - TPI1; fosfoglicerato mutase 2 - PGAM2; malato desidrogenase - MDH1; piruvato quinase - PKM2; e adenalato quinase isoenzima 1 - AK1), estrutural (troponina I tipo 2 - TTNI2; tropomiosina cadeia beta - TPM2; troponina C tipo 2 - TNNC2; e cofilina 2 - CFL2) e defesa em resposta ao estresse (proteína deglicase DJ-1 - PARK7; αβ-cristalina - CRYAB; proteína do choque térmico 27 - HSPB1; e peroxirredoxina 1 - PRDX1). As correlações demonstraram que essas proteínas estão envolvidas na determinação do pHf e dos demais atributos da qualidade da carne. A bioinformática permitiu observar que essas proteínas estão envolvidas nas três categorias de ontologia gênica, sendo 18 termos de componentes celulares, 1 termo de função molecular e 61 termos dos processos biológicos, foram identificadas também 6 vias metabólicas. A proteína MDH1, esteve associada a mecanismos de produção de energia, confirmando o potencial desta como um biomarcador para a determinação do pHf assim como para a cor da carne, enquanto que a TPI1 foi relacionada somente no estabelecimento do pHf. Outras proteínas como a PKM2, com função metabólica, e a PARK7, com função protetora, estiveram associadas aos atributos maciez e cor da carne, respectivamente. Os resultados obtidos são de grande relevância no âmbito das ciências da carne e do melhoramento genético animal, por permitir a identificação de possíveis biomarcadores que poderão ser utilizados na seleção animal. / The objective of this study was to investigate the effect of pHf on meat quality, on the concentrations of HSP27 and HSP70, as well as on the proteomic profile in beef (Longissimus thoracis) of crossbreed cattle - 1/2 (South African Simmental x Nellore) - in order to explore the contribute to the prediction of biomarkers that can be added to the process of animal selection in breeding programs. Were evaluated 415 cattle (180 females and 235 immunocastrated males) feedlot-finished. Carcasses were classified according to pHu, measured 48 hours after slaughter, in two groups: normal (pHu ≤ 5.80) and intermediate (pHu = 5.81 - 6.19). The physical-chemical parameters pH, color values (L *, a * and b *), cooking loss (CL,%) and shear force (SF, kg) were measured to evaluate the meat quality in two aging times (1 and 14 days). For quantification of HSP27 and HSP70, 38 samples were selected according to the pHu groups, and aging time, totaling 76 samples. To perform the proteomic analysis were selected three samples from each group and aging time, totaling twelve samples. Color and SF meat quality attributes showed interaction (p<0.05) between pHu groups and aging times. The concentration of HSP27 was higher (p<0.05) at intermediate pHu and at 1 day of aging. It was only possible to observe a higher concentration (p<0.05) for HSP70 at 14 days of aging. Correlations analysis indicate that HSPs modulate the quality of meat. Thirteen differentially expressed proteins (p<0.05) were identified as involved with metabolic (triosephosphate isomerase - TPI, phosphoglycerate mutase 2 - PGAM2; malate dehydrogenase, cytoplasmic - MDH1; pyruvate kinase - PKM2; and adenylate kinase isoenzyme 1- AK1), structural (troponin I type 2 - TTNI2; tropomyosin beta chain - TPM2; troponin C type 2 - TNNC2; and cofilin 2 - CFL2) and defense in response to stress functions (protein deglycase DJ-1- PARK7; αβ-cristallin - CRYAB; heat shock protein 27 - HSPB1; and peroxiredoxin 1 - PRDX1). Correlations analysis showed that these proteins are involved in the determination of pHu and other attributes of meat quality. Using bioinformatics it was possible to observe that these proteins are involved in three gene ontology categories, which were 18 cellular components terms, 1 molecular function term and 61 biological processes terms. Other six metabolic pathways have also been identified. The MDH1 protein was associated with energy production mechanisms, confirming its potential as a biomarker for the determination of pHu as well as meat color, while TPI was related to the establishment of pHu only. Other proteins such as PKM2, with metabolic function, and PARK7, with protective function, were associated with the attributes of meat tenderness and color, respectively. The obtained results are of great relevance in the field of meat science and animal breeding genetic, it allows the identification of biomarkers that can be used in animal selection.

O objetivo deste trabalho foi quantificar as concentrações de heat shock protein (HSP) 27 e 70 no músculo Longissimus thoracis bovino e avaliar o perfil proteico das amostras no decorrer do processo de maturação, bem como, a relação com as características de qualidade da carne. Foram utilizados 191 animais ½ Simental Sul Africano x ½ Nelore (½ S x ½ N), castrados e terminados em confinamento. Para qualidade da carne mensurou-se os valores de pH, cor (L*, a* e b*), perda de água por cocção (PAC) e força de cisalhamento (FC) em dois tempos de maturação (um e 14 dias). Para a quantificação de HSP 27 e 70 foram selecionadas 40 amostras em função dos valores de FC, e separadas em dois grupos (mais e menos macia) com 20 amostras cada, dentro de cada tempo de maturação (48h e 14 dias). Para realização da análise proteômica foram selecionados três animais de cada grupo e tempo de maturação. A concentração de HSP 27 apresentou diferença significativa (P < 0,05) entre os tempos de maturação dentro dos dois grupos estudados. Já para a HSP 70 verificou-se diferença significativa (P < 0,05) apenas para as amostras do grupo mais macia. A análise de correlação mostrou que as HSP 27 e 70 não interferiram nas características de qualidade da carne. A análise proteômica identificou seis proteínas diferencialmente abundantes (P < 0,05) e o enriquecimento funcional demonstrou que essas proteínas estão relacionadas com processos biológicos e componentes celulares. A desmina e a glicerol-3-fosfato desidrogenase demonstraram correlação com a FC e coloração da carne, respectivamente. Os resultados indicam que as HSP 27 e 70 não podem ser apontadas como biomarcadores eficientes para qualidade de carne em animais ½ S x ½ N. Já a glicerol-3-fosfato desidrogenase demonstrou forte potencial em predizer a estabilidade da cor da carne. Desmina pode ser apontada como um importante biomarcador candidato associado à maciez da carne em animais ½ S x ½ N. / The aim of this work was to quantify the concentrations of heat shock protein (HSP) 27 and 70 in Longissimus thoracis muscle and evaluate the protein profile of the samples during the aging process and its relationship with meat quality characteristics. A total of 191 steers ½ Simmental South African x ½ Nellore (½ S x ½ N) feedlot-finished, were used in this work. For meat quality, pH values, color values (L *, a * and b *), cooking loss (CL) and shear force (SF) were measured in two aging times (one and 14 days). For quantification of HSP 27 and 70, 40 samples were selected according to the SF values and separated into two groups (more and less tender) with 20 samples each, according to the aging time (one and 14 days). To perform the proteomic analysis were selected three animals from each group and aging time. The concentration of HSP 27 showed a significant difference (P < 0.05) between aging times within both groups. As for the HSP 70, there was a significant difference (P < 0.05) for the tenderness samples. Correlation analysis showed that the HSP 27 and 70 didn\'t affect the meat quality traits. The proteomic analysis identified six proteins differentially expressed (P < 0.05) and functional enrichment analysis demonstrated that these proteins are associated with biological processes and cellular components. Desmin and glycerol-3-phosphate dehydrogenase showed correlation with meat traits of SF and color, respectively. The results indicate that HSP 27 and 70 could not be identified as effective biomarkers for meat quality in ½ S x ½ N. However, glycerol-3-phosphate dehydrogenase showed a strong potential in predicting meat color stability. Desmin can be shown as a candidate biomarker associated with meat tenderness in ½ S x ½ N.

Mais de 200 milhões de bovinos, em sua maioria animais da raça Nelore ou produtos de cruzamento com Nelore, compõem o rebanho do maior exportador de carne in natura do mundo, o Brasil. No entanto, o faturamento por kg de carne exportada poderia ser elevado se a qualidade do produto atendesse a mercados mais exigentes. A maciez da carne, a quantidade de gordura entremeada, a cobertura de gordura da carcaça e área do músculo Longissimus dorsi são fatores relevantes na procura por qualidade e padronização. A seleção genética assistida por marcadores moleculares poderá ter impacto positivo no melhoramento animal, principalmente em características de mensuração tardia e difícil para o pecuarista. Polimorfismos dos genes da tiroglobulina (TG), µ-calpaína (CAPN1) e calpastatina (CAST) são hoje marcadores disponíveis comercialmente, implicados na maciez e na marmorização da carne. Os genes do diacilglicerol O-aciltranferase (DGAT1) e da leptina (LEP) são candidatos pesquisados no desenvolvimento de marcadores relacionados à qualidade da carne. Leptina, tiroglobulina e diacilglicerol O-aciltranferase influenciam no metabolismo energético e na deposição de gordura. A calpastatina inibe a atividade proteolítica de µ-calpaína regulando o processo de amaciamento da carne no postmortem. Este trabalho avaliou as freqüências alélicas e genotípicas de polimorfismos dos genes CAPN1, CAST, LEP, TG e DGAT1 e relacionando os com qualidade de carne. Os polimorfismos escolhidos foram alterações de ponto (SNP) observadas pelo método da reação da polimerase em cadeia seguida de restrição enzimática (PCR-RFLP). Entre animais de raça Nelore e Canchim e cruzamentos de Nelore com Bos taurus (Rubia Gallega, Brangus, Pardo Suíço) foram genotipados 147 animais. Os mesmo foram abatidos com idade entre 15 e 19 meses, os animais foram avaliados quanto à maciez da carne (Warner-Bratzler Shear Force - SF - e Índice de Fragmentação Miofibrilar - MFI), à deposição de gordura (intramuscular e de cobertura) e à área de olho de lombo (AOL - Longissimus dorsi). O estudo de associação entre genótipos e fenótipos utilizou o procedimento General Linear Model do programa SAS e o teste F. Com o nível de significância de 5%, as freqüências alélicas de CAPN1/PsyI foram semelhantes entre os grupos genéticos estudados, mas as freqüências dos demais polimorfismos diferiram entre os grupos. Um achado inovador do trabalho foi a presença das duas variantes dos polimorfismos CAST/XmnI e DGAT1/CfrI na raça Nelore. Neste estudo o polimorfismo de TG/PsuI não foi informativo para raça Nelore, pois todos os animais apresentaram o mesmo genótipo (CC). Os resultados não mostraram associações significativas entre os polimorfismos e as análises da carne, exceto pelo efeito de CAST/XmnI cujo genótipo AA foi superior ao AB com relação ao MFI. Mais estudos semelhantes se fazem necessários para desenvolver marcadores adicionais e descartar os não informativos, adequando as novas ferramentas de seleção ao gado zebuíno brasileiro e respectivos cruzamentos. Os cinco genes estudados continuam como candidatos, apresentando diversos polimorfismos para serem pesquisados. No futuro, estudos com maior número de bovinos poderão validar o polimorfismo CAST/XmnI como indicador da maciez da carne. / Over 200 million bovines, mostly Nellore breed and its crosses, form the herd of the world biggest meat in natura exporter, Brazil. Even so, profit per kg of traded meat would improve if the product\'s quality achieved selective markets. Tenderness, marbling, backfat thickness and Longissimus dorsi área are traits to consider when pursuing meat quality and standardization. Marker assisted selection (MAS) can have positive impact over genetic improvement in livestock, mainly over traits such as the above mentioned, which are measured late in the production system and are hard to measure at the farm. Polymorphisms of thyroglobulin (TG), µ-calpain (CAPN1) and calpastatin (CAST) genes are commercially available markers assumed to predict meat tenderness and marbling. The genes encoding diacylglycerol O-acyltranferase (DGAT1) and leptin (LEP) are candidats researched to develop new markers related to meat quality. Thyroglobulin, Diacylglycerol O-acyltranferase and leptin influence energy metabolism and fat deposition. Calpastatin inhibits µ-calpain proteolysis regulating postmortem meat tenderization. This study evaluated allelic and genotype frequencies of polymorphisms located at CAPN1, CAST, LEP, TG and DGAT1 and tried to correlate the polymorphisms with meat quality. In each gene a single nucleotide polymorphism (SNP) was assessed by polymerize chain reaction followed by restriction enzyme digestion (PCR-RFLP). Including Nellore, Canchim and crosses of Nellore with Bos taurus breeds (Rubia Gallega, Brangus and Brown Swiss) a total of 147 animals were genotyped. Slaughterd aging 15 to 19 month, the animals were evaluated for meat tenderness (Warner-Bratzler Shear Force - SF - Myofibrillar fragmentation index - MFI), fat deposition (intramuscular and backfat) and rib eye area (REA - Longissimus dorsi). The assossiation study between genotypes and phenotypic traits used the linear regression model of SAS and the least square means were compared by the F test. Allelic frequencies of CAPN1/PsyI were similar in every genetic group of the study, but other polymorphisms allele frequencies differed between groups. A novel finding was the occurrence of both variants of CAST/XmnI and DGAT1/CfrI in the Nellore breed. In this study, the TG/PsuI polymorphism was uninformative for Nellore animals since only CC genotype was found. The results shwoed no significant assossiation between polymorphisms and the meat chacacteristics, except for the effect of CAST/XmnI over MFI, the AA genotype was superior to AB, predicting AA animals to have more tender meat. Further research is required to develop additional markers, disposal uninformative ones and to adequate molecular selecting tools to Brazilian zebu cattle and its crosses. The five genes here presented remain as candidates, in attendance to several polymorphisms yet to be carefully evaluated. Future studies, with bigger animal numbers, may validate CAST/XmnI as a meat tenderness indicator.

Mais de 200 milhões de bovinos, em sua maioria animais da raça Nelore ou produtos de cruzamento com Nelore, compõem o rebanho do maior exportador de carne in natura do mundo, o Brasil. No entanto, o faturamento por kg de carne exportada poderia ser elevado se a qualidade do produto atendesse a mercados mais exigentes. A maciez da carne, a quantidade de gordura entremeada, a cobertura de gordura da carcaça e área do músculo Longissimus dorsi são fatores relevantes na procura por qualidade e padronização. A seleção genética assistida por marcadores moleculares poderá ter impacto positivo no melhoramento animal, principalmente em características de mensuração tardia e difícil para o pecuarista. Polimorfismos dos genes da tiroglobulina (TG), µ-calpaína (CAPN1) e calpastatina (CAST) são hoje marcadores disponíveis comercialmente, implicados na maciez e na marmorização da carne. Os genes do diacilglicerol O-aciltranferase (DGAT1) e da leptina (LEP) são candidatos pesquisados no desenvolvimento de marcadores relacionados à qualidade da carne. Leptina, tiroglobulina e diacilglicerol O-aciltranferase influenciam no metabolismo energético e na deposição de gordura. A calpastatina inibe a atividade proteolítica de µ-calpaína regulando o processo de amaciamento da carne no postmortem. Este trabalho avaliou as freqüências alélicas e genotípicas de polimorfismos dos genes CAPN1, CAST, LEP, TG e DGAT1 e relacionando os com qualidade de carne. Os polimorfismos escolhidos foram alterações de ponto (SNP) observadas pelo método da reação da polimerase em cadeia seguida de restrição enzimática (PCR-RFLP). Entre animais de raça Nelore e Canchim e cruzamentos de Nelore com Bos taurus (Rubia Gallega, Brangus, Pardo Suíço) foram genotipados 147 animais. Os mesmo foram abatidos com idade entre 15 e 19 meses, os animais foram avaliados quanto à maciez da carne (Warner-Bratzler Shear Force - SF - e Índice de Fragmentação Miofibrilar - MFI), à deposição de gordura (intramuscular e de cobertura) e à área de olho de lombo (AOL - Longissimus dorsi). O estudo de associação entre genótipos e fenótipos utilizou o procedimento General Linear Model do programa SAS e o teste F. Com o nível de significância de 5%, as freqüências alélicas de CAPN1/PsyI foram semelhantes entre os grupos genéticos estudados, mas as freqüências dos demais polimorfismos diferiram entre os grupos. Um achado inovador do trabalho foi a presença das duas variantes dos polimorfismos CAST/XmnI e DGAT1/CfrI na raça Nelore. Neste estudo o polimorfismo de TG/PsuI não foi informativo para raça Nelore, pois todos os animais apresentaram o mesmo genótipo (CC). Os resultados não mostraram associações significativas entre os polimorfismos e as análises da carne, exceto pelo efeito de CAST/XmnI cujo genótipo AA foi superior ao AB com relação ao MFI. Mais estudos semelhantes se fazem necessários para desenvolver marcadores adicionais e descartar os não informativos, adequando as novas ferramentas de seleção ao gado zebuíno brasileiro e respectivos cruzamentos. Os cinco genes estudados continuam como candidatos, apresentando diversos polimorfismos para serem pesquisados. No futuro, estudos com maior número de bovinos poderão validar o polimorfismo CAST/XmnI como indicador da maciez da carne. / Over 200 million bovines, mostly Nellore breed and its crosses, form the herd of the world biggest meat in natura exporter, Brazil. Even so, profit per kg of traded meat would improve if the product\'s quality achieved selective markets. Tenderness, marbling, backfat thickness and Longissimus dorsi área are traits to consider when pursuing meat quality and standardization. Marker assisted selection (MAS) can have positive impact over genetic improvement in livestock, mainly over traits such as the above mentioned, which are measured late in the production system and are hard to measure at the farm. Polymorphisms of thyroglobulin (TG), µ-calpain (CAPN1) and calpastatin (CAST) genes are commercially available markers assumed to predict meat tenderness and marbling. The genes encoding diacylglycerol O-acyltranferase (DGAT1) and leptin (LEP) are candidats researched to develop new markers related to meat quality. Thyroglobulin, Diacylglycerol O-acyltranferase and leptin influence energy metabolism and fat deposition. Calpastatin inhibits µ-calpain proteolysis regulating postmortem meat tenderization. This study evaluated allelic and genotype frequencies of polymorphisms located at CAPN1, CAST, LEP, TG and DGAT1 and tried to correlate the polymorphisms with meat quality. In each gene a single nucleotide polymorphism (SNP) was assessed by polymerize chain reaction followed by restriction enzyme digestion (PCR-RFLP). Including Nellore, Canchim and crosses of Nellore with Bos taurus breeds (Rubia Gallega, Brangus and Brown Swiss) a total of 147 animals were genotyped. Slaughterd aging 15 to 19 month, the animals were evaluated for meat tenderness (Warner-Bratzler Shear Force - SF - Myofibrillar fragmentation index - MFI), fat deposition (intramuscular and backfat) and rib eye area (REA - Longissimus dorsi). The assossiation study between genotypes and phenotypic traits used the linear regression model of SAS and the least square means were compared by the F test. Allelic frequencies of CAPN1/PsyI were similar in every genetic group of the study, but other polymorphisms allele frequencies differed between groups. A novel finding was the occurrence of both variants of CAST/XmnI and DGAT1/CfrI in the Nellore breed. In this study, the TG/PsuI polymorphism was uninformative for Nellore animals since only CC genotype was found. The results shwoed no significant assossiation between polymorphisms and the meat chacacteristics, except for the effect of CAST/XmnI over MFI, the AA genotype was superior to AB, predicting AA animals to have more tender meat. Further research is required to develop additional markers, disposal uninformative ones and to adequate molecular selecting tools to Brazilian zebu cattle and its crosses. The five genes here presented remain as candidates, in attendance to several polymorphisms yet to be carefully evaluated. Future studies, with bigger animal numbers, may validate CAST/XmnI as a meat tenderness indicator.

O estresse provoca alterações significativas no metabolismo dos animais, provocando a liberação de hormônios glicocorticoides. Estas alterações do metabolismo têm efeito anabólico sobre o metabolismo proteico muscular, podendo afetar os processos bioquímicos de transformação do músculo em carne. O presente trabalho teve como objetivo geral (i) verificar as relações entre variáveis endócrinas e metabólicas associadas ao estresse e características indicadoras de qualidade da carne, em animais castrados e não-castrados; (ii) avaliar a expressão gênica dos receptores mineralocorticoide (MR) e glicocorticoide (GR) em variáveis endócrinas, metabólicas e relacionadas à qualidade da carne de bovinos Nelore castrados e não-castrados. Para tal, 130 animais foram abatidos entre os anos de 2009 e 2011. Amostras de sangue foram coletadas antes e depois do abate para mensuração das concentrações de ACTH e cortisol. Amostras do músculo Longissimus dorsi foram coletadas durante os abates para mensuração do glicogênio e lactato, bem como, para análises de expressão gênica (RT-qPCR). Para as análises de maciez, foram coletadas amostras maturadas por um, sete e 14 dias. Para expressão gênica foram determinados os genótipos dos animais para três marcadores relacionados ao MR (MR1_1, MR1_2 e MR1_3) e dois ao GR (GR2_1 e GR2_2), por meio de PCR em tempo real. Foi verificado que animais castrados apresentam pH 24 horas menores e carnes mais macias ao sétimo e 14º dias de maturação, bem como, concentrações de cortisol (in vivo e post mortem) e lactato significativamente superiores aos animais não-castrados. O marcador MR1_3 apresenta expressão gênica significativamente diferenciada. Os animais com genótipo GA apresentaram 57,27% mais transcritos quando comparados aos animais GG. A expressão gênica do MR e GR foi significativamente relacionada às concentrações de cortisol in vivo e post mortem, porém não influenciou as concentrações de ACTH (in vivo e post mortem), glicogênio e lactato. A expressão gênica do MR e GR não foi relacionada às características indicadoras da qualidade da carne. / The stress causes significant changes in the metabolism of the animals causing the release of glucocorticoid hormones. These metabolic changes have anabolic effect on muscle protein metabolism, affecting the biochemical processes of transformation of muscle on meat. This study aimed to (i) examine relationships between endocrine and metabolic variables associated with stress and meat quality characteristics in castrated and non-castrated animals, (ii) evaluate mineralocorticoid receptor (MR) and glucocorticoid receptor (GR) gene expression in endocrine and metabolic characteristics and related this to meat quality of Nellore castrated and non-castrated animals. To this end, 130 animals were slaughtered between the years 2009 and 2011. Blood samples were collected before and after slaughter to measure concentrations of ACTH and cortisol. Longissimus dorsi muscle samples were collected during slaughter for measurement of glycogen and lactate, as well for gene expression analyzes (RT-qPCR). For the shear force analyzes, samples were aged for one, seven and 14 days. For gene expression analysis, genotypes of three markers related to MR (MR1_1, MR1_2 and MR1_3), and the two related to GR (GR2_1 and GR2_2) were determined via real-time PCR. It was observed that castrated have lower pH value at 24 hours than non-castrated animals, and tender meat on the seventh and 14th day of aging, such as cortisol (in vivo and post mortem) and lactate concentrations significantly superior to non-castrated animals. Gene expression of MR1_3 was significantly different. Animals with GA genotype had 57.27% more transcripts than GG genotype. The gene expression of MR and GR was significantly related to cortisol concentrations in vivo and post mortem, but did not influence the concentrations of ACTH (in vivo and post mortem), glycogen and lactate. The MR and GR gene expression was not related to the meat quality characteristics.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-24Bitstream added on 2014-06-13T18:45:17Z : No. of bitstreams: 1 ferraz_alj_dr_jabo.pdf: 613372 bytes, checksum: 0c16778d62f1e6d94f350b8efbbbd6d8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A divergência genética entre Bos taurus taurus e Bos taurus indicus é estimada em ~ 250.000 anos mas, apesar dessa proximidade filogenética, estes dois grupos de bovinos apresentam diferenças marcantes em relação à taxa de crescimento muscular e a maciez da carne. De maneira que este estudo foi delineado para avaliar perfil da expressão gênica diferencial no musculo Longissimus dorsi das raças Nelore e Aberdeen Angus com o objetivo de identificar conjuntos de genes cuja expressão está associada à manifestação das características acima mencionadas. Vinte bezerros machos de cada raça foram criados e terminados em regime de confinamento, metade dos quais foi abatida aos 15 e a metade restante aos 19 meses de idade. Nossos resultados sugerem fortemente que a ação autócrina e/ou parácrina do IGF-1 produzido no tecido muscular deve exercer um papel crucial na modulação da taxa de crescimento muscular e na maciez da carne de bovinos. Por outro lado, nossa análise das redes de interação gênica mostrou um grande número de genes que codificam proteínas que agem na proteólise muscular, pequeno número de inibidores e reguladores de proteases, assim como diversos genes relacionados com a morte celular programada nos animais que apresentaram maior maciez da carne, reforçando a hipótese do envolvimento de um complexo multi-enzimático (incluindo as calpaínas e outras proteases) no processo de amaciamento da carne, o qual seria semelhante ao processo de apoptose. / The genetic divergence between Bos taurus taurus and Bos taurus indicus is estimated to be ~ 250.000 years but, in despite of their phylogenetic proximity, this two bovine groups show remarkable differences in regard to the muscle growth rate and meat tenderness. Thus, this study was aimed to evaluate the differential gene expression profile in Longissimus dorsi muscle of Nellore and Aberdeen Angus breeds in order to identify set of genes whose expression is associated with the manifestation of the above-mentioned traits. Twenty male calves of each breed were grown and finished in the feedlot system, half of which was slaughtered at 15 and the remaining half at 19 months of age. Our results strongly suggest that the autocrine and/or paracrine action of the IGF-1 produced in the muscle might play a crucial role in the modulation of muscle growth rate and meat tenderness in beef cattle. On the other hand, our gene interaction network analysis revealed a large number of genes encoding proteins acting in the skeletal muscle proteolysis, a small number of inhibitors and regulators of proteases, as well as several genes related to the programmed cell death in animals that had greater tenderness of meat, reinforcing the hypothesis of the involvement of a multi-enzymatic complex (including calpains and other proteases) in the meat tenderization process, which resembles the apoptosis process.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:07:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao pedro l de p rezende 2010.pdf: 675914 bytes, checksum: 5b623d5442013ea4c66dc2bacfac1323 (MD5) Previous issue date: 2010-02-18 / In order to evaluate the performance in the growing phase on pasture and the quantitative and qualitative characteristics of carcass and meat from 24 of crossbred dairy steers under different nutritional strategies, the experiment was conducted in two phases. In the first phase (growing) the steers were maintained on Brachiaria brizantha pasture, from 6 to 11 months of age under two levels of supplementation (high and medium) corresponding to the supply at a rate of 1.0 and 0.5 % of live weight in the experimental group, respectively. This phase we evaluated the effects of nutrient levels on the performance and development of body measurements and their correlation with weight gain. Animals of the high level of supplementation (TA) had the highest ADG and more consistent with the evolution of the periods (0.95, 1.09, 1.07, 1.00, 0.93 and 0.23 kg / days), with only the middle of the sixth period shorter (p <0.05) than the other, resulting in greater (p <0.05) final weight (231.26 vs. 197.55 kg), while the animals treatment of medium level of supplementation (TM) had higher ADG oscillations between periods (0.83, 0.59, 0.75, 0.78, 0.44 and 0.35 kg / day), with statistical difference (p <0.05) between all periods, except between the first and fourth. The TA group had higher (p <0.05) results for the variables girth (and final Gain), length (final and gain), hip height (final and gain), withers height (final) scrotal (final) and did not differ (P> 0.05) for gain in scrotal circumference and cinnamon. The gain in heart girth was positively correlated with weight gain in average daily total with coefficients of 0.77 and 0.70 for TM and TA, respectively. Later in the second phase of the experiment, from 11 to 15 months of age, the animals were maintained in the feedlot with the energy level high or medium corresponding to the inclusion of 50 or 80% concentrate on DM of the total diet, respectively. The hot carcass yield was significantly higher for the high level of concentrate in the finishing (50.16 vs. 48.62%). The average level of supplementation during the growing phase resulted in a greater percentage of carcass fat in relation to the high (25.61 vs. 23.39%). The percentage of fore and rear were not affected. However, the percentage of needle point was higher in animals with high level of supplementation in the growing and who subsequently received the average level of concentrate in the termination, as compared to animals receiving nutrition level in both phases (13,41 vs 12.22%). The high level of supplementation in the growing gave rise to longer carcass (134.48 vs 131.43 cm), more tender meat (4.72 vs. 6.66 Kg/cm3) and beef and red color lighter (3.88 vs. 2.89 points). The area of rib eye, fat thickness, marbling score and conformation were not influenced by nutrient levels with average values of 51.46 cm2, 2.9 mm, 5.93 points, 10.33 points, respectively. / Com o objetivo de avaliar o desempenho na fase de recria em pastagem e as características quantitativas e qualitativas da carcaça e da carne de 24 novilhos mestiços Holandês/Zebu submetidos a diferentes estratégias nutricionais, o experimento foi conduzido em duas fases. Na primeira fase (recria), os mestiços foram mantidos em pastagem de Brachiaria brizantha Cv. Marandú, dos 6 aos 11 meses de idade e submetidos a dois níveis de suplementação energética (alto e médio) correspondendo ao fornecimento em quantidade equivalente a 1,0 e 0,5% do peso vivo médio do grupo experimental, respectivamente. Nessa fase avaliou-se os efeitos dos níveis nutricionais sobre o desempenho e desenvolvimento de medidas corporais bem como suas correlações com ganho em peso. Animais do grupo de alto nível de suplementação (TA) mantiveram o GMD mais elevado e mais constante com a evolução dos períodos (0,95; 1,09; 1,07; 1,00; 0,93 e 0,23 kg/dia), sendo apenas a média do sexto período menor (p<0,05) que as demais, resultando em maior (p<0,05) peso final (231,26 vs 197,55 kg), enquanto que os animais do tratamento de médio nível de suplementação (TM) apresentaram maiores oscilações de GMD entre os períodos (0,83; 0,59; 0,75; 0,78; 0,44 e 0,35 kg/dia), sendo observada diferença estatística (p<0,05) entre todos os períodos, exceto entre o primeiro e o quarto. O grupo TA apresentou maiores (p<0,05) patamares para as variáveis: perímetro torácico (final e ganho); comprimento (final e ganho); altura da garupa (final e ganho); altura da cernelha (final); perímetro escrotal (final) e não diferiu (P>0,05) quanto ao ganho em perímetro escrotal e perímetro de canela. O ganho de perímetro torácico foi correlacionado positivamente com ganho em peso médio diário total com coeficientes de 0,77 e 0,70 para TM e TA, respectivamente. Posteriormente, na segunda fase do experimento, dos 11 aos 15 meses de idade, os animais foram terminados em confinamento com nível de energia médio ou alto correspondendo a inclusão de 50 ou 80% de concentrado na MS da dieta total, respectivamente. O rendimento de carcaça quente foi significativamente maior para o nível alto de concentrado na terminação (50,16 vs 48,62%). O nível médio de suplementação na recria resultou em maior percentagem de gordura na carcaça em relação ao alto (25,61 vs 23,39%). Os percentuais dos cortes dianteiro e traseiro não foram influenciados. Porém, a percentagem de ponta de agulha foi maior nos animais submetidos ao nível alto de suplementação na recria e que na seqüência receberam o nível médio de concentrado na terminação, em comparação aos animais que receberam alto nível nutricional em ambas as fases (13,41 vs 12,22%). O nível alto de suplementação na recria proporcionou maior comprimento de carcaça (134,48 vs 131,43 cm), carne mais macia (4,72 vs 6,66 kg/cm3) e carne de coloração vermelha mais clara (3,88 vs 2,89 pontos). A área de olho de lombo, espessura de gordura subcutânea, escore de marmoreio e conformação não foram influenciados pelos níveis nutricionais com valores médios de 51,46 cm2, 2,9 mm, 5,93 pontos, 10,33 pontos, respectivamente.

O estresse provoca alterações significativas no metabolismo dos animais, provocando a liberação de hormônios glicocorticoides. Estas alterações do metabolismo têm efeito anabólico sobre o metabolismo proteico muscular, podendo afetar os processos bioquímicos de transformação do músculo em carne. O presente trabalho teve como objetivo geral (i) verificar as relações entre variáveis endócrinas e metabólicas associadas ao estresse e características indicadoras de qualidade da carne, em animais castrados e não-castrados; (ii) avaliar a expressão gênica dos receptores mineralocorticoide (MR) e glicocorticoide (GR) em variáveis endócrinas, metabólicas e relacionadas à qualidade da carne de bovinos Nelore castrados e não-castrados. Para tal, 130 animais foram abatidos entre os anos de 2009 e 2011. Amostras de sangue foram coletadas antes e depois do abate para mensuração das concentrações de ACTH e cortisol. Amostras do músculo Longissimus dorsi foram coletadas durante os abates para mensuração do glicogênio e lactato, bem como, para análises de expressão gênica (RT-qPCR). Para as análises de maciez, foram coletadas amostras maturadas por um, sete e 14 dias. Para expressão gênica foram determinados os genótipos dos animais para três marcadores relacionados ao MR (MR1_1, MR1_2 e MR1_3) e dois ao GR (GR2_1 e GR2_2), por meio de PCR em tempo real. Foi verificado que animais castrados apresentam pH 24 horas menores e carnes mais macias ao sétimo e 14º dias de maturação, bem como, concentrações de cortisol (in vivo e post mortem) e lactato significativamente superiores aos animais não-castrados. O marcador MR1_3 apresenta expressão gênica significativamente diferenciada. Os animais com genótipo GA apresentaram 57,27% mais transcritos quando comparados aos animais GG. A expressão gênica do MR e GR foi significativamente relacionada às concentrações de cortisol in vivo e post mortem, porém não influenciou as concentrações de ACTH (in vivo e post mortem), glicogênio e lactato. A expressão gênica do MR e GR não foi relacionada às características indicadoras da qualidade da carne. / The stress causes significant changes in the metabolism of the animals causing the release of glucocorticoid hormones. These metabolic changes have anabolic effect on muscle protein metabolism, affecting the biochemical processes of transformation of muscle on meat. This study aimed to (i) examine relationships between endocrine and metabolic variables associated with stress and meat quality characteristics in castrated and non-castrated animals, (ii) evaluate mineralocorticoid receptor (MR) and glucocorticoid receptor (GR) gene expression in endocrine and metabolic characteristics and related this to meat quality of Nellore castrated and non-castrated animals. To this end, 130 animals were slaughtered between the years 2009 and 2011. Blood samples were collected before and after slaughter to measure concentrations of ACTH and cortisol. Longissimus dorsi muscle samples were collected during slaughter for measurement of glycogen and lactate, as well for gene expression analyzes (RT-qPCR). For the shear force analyzes, samples were aged for one, seven and 14 days. For gene expression analysis, genotypes of three markers related to MR (MR1_1, MR1_2 and MR1_3), and the two related to GR (GR2_1 and GR2_2) were determined via real-time PCR. It was observed that castrated have lower pH value at 24 hours than non-castrated animals, and tender meat on the seventh and 14th day of aging, such as cortisol (in vivo and post mortem) and lactate concentrations significantly superior to non-castrated animals. Gene expression of MR1_3 was significantly different. Animals with GA genotype had 57.27% more transcripts than GG genotype. The gene expression of MR and GR was significantly related to cortisol concentrations in vivo and post mortem, but did not influence the concentrations of ACTH (in vivo and post mortem), glycogen and lactate. The MR and GR gene expression was not related to the meat quality characteristics.

Orientadores: Paula Regina Kuser Falcão, Adhemar Zerlotini Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T05:46:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nagai_LuisAugustoEijy_M.pdf: 9861948 bytes, checksum: a64a8aaaf5e43919029e865524c0a73c (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A carne bovina é um dos principais produtos que o Brasil comercializa no mercado internacional. Atualmente, o Brasil é líder nas exportações e tem o objetivo de melhorar sua produção para aumentar a competitividade. A carne bovina é consumida em várias partes do mundo e é uma das principais fontes de proteínas e vitaminas para o homem. A publicação em 2009 do genoma bovino, proveniente de um animal da subespécie Bos taurus taurus, beneficiou os estudos de caracterização de mecanismos moleculares responsáveis por características de interesse. Dentre várias características, a maciez da carne é considerada o atributo mais importante. As raças zebuínas, principalmente Nelore (Bos taurus indicus), possuem grande aceitação na pecuária de corte brasileira e adaptabilidade ao território, porém apresentam menor produtividade e qualidade da carne, em relação às raças taurinas como Angus (B. taurus taurus). Assim, o interesse pela identificação de genes relacionados com a qualidade da carne bovina justifica o investimento em pesquisas genéticas, moleculares e bioquímicas. As novas tecnologias de sequenciamento de alto rendimento promoveram um grande avanço nas pesquisas de avaliação da expressão de genes, aliada às novas ferramentas computacionais e o poder de processamento de dados. O objetivo deste trabalho é identificar genes diferencialmente expressos no tecido muscular de animais das raças Angus e Nelore, para elucidar os mecanismos genéticos envolvidos com maciez da carne. Para realizar este estudo foram utilizados 10 bovinos da raça Angus e 8 bovinos Nelore, a partir de um rebanho de 50 touros de cada raça, selecionados pelos extremos no resultado do teste de força de cisalhamento. Ao todo, 313 milhões de fragmentos de 100 pares de bases foram gerados em Illumina HiScanSQ paired end. Ao longo desse estudo, foi também avaliada a utilização de sequências originais e filtradas por qualidade para estimar a eficácia das ferramentas atuais ao trabalhar com sequências que comumente são trimadas. As sequências foram mapeadas no genoma bovino utilizando Tophat2 e a biblioteca edgeR foi utilizada na análise estatística para a identificação de expressão diferencial. Os resultados encontrados nos animais Angus, com sequências não filtradas, se mostraram mais semelhantes com o que tem sido observado em trabalhos relacionados à maciez da carne, os quais indicam o envolvimento da via de metabolismo de lipídeos no mecanismo de maciez. Contudo, os dados de Angus e Nelore possibilitaram a identificação de processos de resposta imune e inflamatórias, que poderiam ter sido influenciados por fatores externos pré abate / Abstract: Brazil is one of the largest beef exporters in the world, and beef quality is a major subject of research. The goal of this research is to improve the quality and productivity of Brazilian livestock. Beef is also an important source of protein and vitamins in human nutrition. Publication of The Bos taurus genome in 2009 has contributed to studies on the characterization of molecular mechanisms responsible for traits of interest, however, much remains to be determined. Among the many traits of interest, meat tenderness is the most important measured attribute. The Zebu breeds, particularly Nelore (Bos taurus indicus), have wide acceptance in the Brazilian market, and they are well adapted to tropical conditions. Nevertheless, Zebu cattle have lower productivity and beef quality when compared to Taurine breeds, such as Angus (Bos taurus taurus). The global market interest in the identification of genes involved in beef quality justifies the importance of research of genetic, molecular and biochemical mechanisms that determine this trait. The objective of this study is to identify differentially expressed genes found in the muscle tissue of Angus and Nelore breeds. To obtain the data to do this gene expression study, ten Angus steers and eight Nelore steers were used, they were chosen from a group of fifity animals of each breed, and were selected for their extreme tenderness and toughness scores on the shear force test. In total, 313 million fragments of a 100 base pairs were generated using Illumina HiScanSQ paired end. In parallel with the gene expression study, the use of trimmed or non-trimmed sequences was determined to evaluate the efficiency of the tools that have been used to filter this background noise. All sequences were mapped to the bovine genome using Tophat2, and the edgeR library provided the statistical analysis used to identify differential expression. Results obtained from the analysis of the data from the Angus breed animals with non filtered sequences are consistent with results observed in studies of beef tendernes. This finding implies the involvement of the lipid metabolism pathway in the biochemical mechanism underlying the improved tenderness. However, Nelore data analysis identified the existence of processes involved in inflammatory/immune response; they may have been influenced by external factors prior to the slaughter / Mestrado / Bioinformatica / Mestre em Genética e Biologia Molecular

O eixo hipotálamo-pituitária-adrenal é o principal sistema neuroendócrino envolvido na regulação e adaptação da resposta ao estresse e, o principal hormônio secretado é o cortisol. O cortisol exerce seus efeitos por meio dos receptores mineralocorticoide (MR) e glicocorticoide (GR). Variações nos genes desses receptores têm sido associadas à sensibilidade aos glicocorticoides e mudanças no perfil metabólico. O objetivo geral desse trabalho foi compreender a variabilidade existente em relação às respostas fisiológicas de bovinos por meio da identificação de polimorfismos genéticos em genes envolvidos na resposta ao estresse e, verificar as consequências dessa variação genética em características de qualidade da carne. Dessa forma, três abordagens foram propostas: (1) avaliar a incidência de carne DFD (dark, firm and dry) e seu impacto no perfil metabólico, endócrino e características de qualidade da carne bovina, uma vez que o estresse é um dos principais fatores que levam a essa condição desfavorável; (2) avaliar a contribuição de fatores genéticos, por meio da identificação de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), no gene do MR e GR, e suas associações com as características mensuradas; (3) avaliar os efeitos desses polimorfismos sobre o perfil proteico do músculo bovino. Foram utilizados 241 bovinos da raça Nelore. Os resultados evidenciaram implicações direta do pH 24 horas post-mortem nos atributos de cor e perdas por cozimento da carne. A incidência de carnes DFD (pH>=5,8) foi de 18,7%. Os polimorfismos identificados mostraram influenciar em algumas características mensuradas. Os SNPs NR3C2_1 e NR3C2_2 no gene do MR foram associados ao conteúdo de glicogênio muscular e nível plasmático do hormônio adrenocorticotrófico (ACTH) post-mortem, e o SNP NR3C1_1 no gene do GR foi associado aos níveis plasmático de cortisol post-mortem. As análises proteômicas demonstraram que a maioria das proteínas reguladas por esses SNPs estão envolvidas na contração muscular, metabolismo e defesa celular. Portanto, é possível inferir que o pH tem impacto nas características de qualidade da carne e que polimorfismos em MR e o GR levam a mudanças na atividade do eixo HPA, no perfil metabólico do organismo e no perfil proteico do músculo, sugerindo que esses genes estão envolvidos em uma complexidade de funções e podendo ser alvos de estudos em sistemas de produção que visam melhorar a produtividade. / The hypothalamic-pituitary-adrenal axis is the main neuroendocrine system involved in the regulation and adaptation in stress response and the primary hormone secreted is cortisol. Cortisol exerts its effects through the mineralocorticoid (MR) and glucocorticoid (GR) receptors. Variations in the genes of these receptors have been associated with sensitivity to glucocorticoids and changes in the metabolic profile. The general objective of this work was to understand the variability in relation to physiological responses of cattle through identification of genetic polymorphisms in genes involved in stress response and, checking the consequences of this genetic variation in meat quality traits. Thus, three approaches have been proposed: (1) evaluate the incidence of DFD meat (dark, firm and dry) and its impact on metabolics, endocrines profiles and meat quality traits, since stress is the major factor that lead to this unfavorable condition; (2) evaluate the contribution of genetic factors through identification single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the MR and GR gene and its association with the measured traits; (3) evaluate the effects of these polymorphisms on the protein profile of bovine muscle. A total of 241 Nellore cattle were used. The results evidenced direct implications of 24 hours pH post-mortem in color attributes and cooking losses. The incidence of DFD meat (pH >= 5.8) was 18.7%. The polymorphisms identified demonstrated to influence some on measured characteristics. The NR3C2_1 and NR3C2_2 SNPs in MR gene were associated with muscle glycogen content and post-mortem adrenocorticotropic hormone (ACTH) plasma levels and, the NR3C1_1 SNP in GR was associated with post-mortem cortisol plasma levels. The proteomic analysis demonstrated that most proteins regulated by these SNPs are involved in muscle contraction, metabolism and cellular defense. Therefore, it is possible to infer that pH has impact on meat quality traits and MR and GR polymorphisms lead to changes in the HPA axis activity, metabolic profile and protein muscle profile, suggesting that these genes are involved in a complexity of functions and may be targets for studies on production systems to improve productivity.