Identification and characterization of a mutation in the SOCS2 gene (Suppressor Of Cytokine Signalling 2) associated with susceptibility to mastitis in dairy sheep
Identification et caractérisation d'une mutation dans le gène SOCS2 (Suppressor of Cytokine Signalling 2) associée à la sensibilité aux mammites chez les ovins laitiers
Résumé
Mastitis is an infectious disease mainly caused by bacteria invading the mammary gland. Genetic control of susceptibility to mastitis has been widely evidenced in dairy ruminants, but the genetic basis and underlying mechanisms are still largely unknown. We describe here the discovery, fine mapping and functional characterization of a genetic variant associated with mastitis in dairy sheep. After implementing genome-wide association studies, we identified a major QTL associated with an elevated milk leukocyte count on ovine chromosome OAR3. Fine mapping of the region, using full sequencing of the genomes of three animals with a 12X coverage, provided one strong SNP candidate that mapped to the coding sequence of a highly conserved gene, suppressor of cytokine signaling 2 (Socs2). The frequency of the allele associated with increased susceptibility to mastitis was 21.7% and the Socs2 genotype explained 12% of the variance of the trait. The point mutation induces the R96C substitution in the SH2 functional domain of SOCS2, i.e. the binding site of the protein to various ligands, as well-established for the growth hormone receptor GHR. Using surface plasmon resonance we show that the R96C point mutation completely abrogated SOCS2 binding affinity for the phosphopeptide of GHR. Additionally, the body size, body weight and milk production in R96C homozygote sheep, were significantly increased by 24%, 18%, and 4.4%, respectively, when compared to wild type sheep, supporting the view that the point mutation causes a loss of SOCS-2 functional activity. Altogether these results provide strong evidence for a causal mutation controlling mastitis in sheep and highlight the major role of SOCS-2 as a tradeoff between the host’s inflammatory response to mammary infections, and body growth and milk production, which are all mediated by the JAK/STAT signaling pathway.
Les mammites sont principalement liées à des infections de la glande mammaire par diverses bactéries. L’existence d’une variabilité génétique naturelle de la résistance des ruminants laitiers aux mammites a été largement établie, mais les gènes sous-jacents restent majoritairement inconnus. Dans cet article, nous rapportons les résultats de détection, de cartographie fine et de caractérisation fonctionnelle d’un variant génétique associé à la prédisposition aux mammites chez les ovins laitiers. En premier lieu, une analyse d’association basée sur le génotypage de 1009 béliers avec la puce Illumina 50K OvineSNP50Beadchip a permis d’identifier une région QTL, associée à des concentrations de cellules somatiques (CCS) élevées, sur le chromosome ovin OAR3. La cartographie fine de la région basée sur le séquençage complet de 3 animaux chez qui les allèles ségrégeaient a permis d’identifier un SNP candidat localisé dans la séquence codante d‘un gène hautement conservé dans le règne animal, Suppressor Of Cytokine Signaling 2 (Socs2). La fréquence de l’allèle associé à des CCS élevés est de 21,7% et le « génotype Socs2» explique 12% de la variance du caractère dans la population où il a été identifié. La mutation induit une substitution R96C dans le domaine fonctionnel SH2 de SOCS-2, le site de fixation de la protéine à de nombreux ligands tels que le récepteur à l’hormone de croissance (GHR). A l’aide d’un test fonctionnel basé sur la résonance des plasmons de surface, nous avons montré que la mutation R96C abroge l’affinité de SOCS-2 pour la tyrosine phosphorylée du domaine intracellulaire de GHR. Par ailleurs, nous avons montré que la croissance et la taille à l’âge adulte des brebis portant l’allèle muté étaient supérieures à celles des brebis de génotype sauvage, en adéquation avec l’hypothèse d’une invalidation de la fonction de SOCS-2. De plus, la mutation est également associée à une production laitière supérieure. L’ensemble de ces résultats conforte le fait que la mutation identifiée est probablement responsable du QTL pour les CCS sur OAR3. Ces résultats suggèrent un rôle de SOCS-2 dans le contrôle de l’inflammation médié par la voie de signalisation JAK/STAT et suggèrent un potentiel effet pléiotropique de cette mutation sur la croissance et les caractères de production.
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