Caseinas (Alfa-S1 / k)
Interpretación de los resultados de los análisis del polimorfismo de los genes que codifican para la αS1-caseína (CSN1S1) y κ-caseína (CSN3)
Introducción
En caprinos, las proteínas lácteas caseínas están codificadas por un grupo de cuatro genes localizados en el cromosoma VI que representan un grupo de ligamento (Hayes, et al., 1993): αS1-caseína (alfaS1), αs2-caseína (alfaS2), β-caseína (beta) y κ-caseína (kappa). Hasta el momento han identificado varios polimorfismos (SNPs) en estos genes que están relacionados con el tipo y la cantidad de proteína producida (Caroli y cols. 2006). Actualmente se está estudiando el efecto de estas mutaciones como haplotipo, es decir, como un único gen con un efecto múltiple (Finocchiaro y cols. 2008; Hayes y cols. 2006).
Prácticamente la totalidad de la producción lechera de la raza caprina Murciano-Granadina se destina a su transformación tecnológica en queso aunque actualmente hay un cierto interés en la comercialización de leche fresca o de otros productos transformados como yogurt. Las caseínas tienen un efecto importante en la producción de cuajada, además de tener un efecto muy variado sobre las características organolépticas y tecnologías de la leche. El conocimiento a nivel molecular de las diferentes formas alélicas presentes puede ser de gran ayuda para mejorar el cálculo del valor genético de los reproductores y sobretodo de orientar la mejora y selección genética de animales productores de leche con proteínas más adecuadas para los diferentes usos a los que vaya destinada la producción láctea (leche fresca, cuajada, fermentación etc.).
En el Laboratorio de Genética Molecular Aplicada de la empresa de base tecnológica de la Universidad de Córdoba Animal Breeding Consulting S.L. (ABC) se estudian y caracterizan los polimorfismos del gen que codifica la αS1-caseína y del gen que codifica la κ-caseína. De una forma general, la αS1-caseína está asociada a una mayor proporción proteica total en la leche y a una mayor cantidad de grasa. La κ-caseína está relacionada con el rendimiento quesero, estando demostrado sobre todo en vacunos, su efecto sobre la velocidad de coagulación y tamaño de los gránulos de cuajada. El genotipado de estos dos genes se hace de rutina en el laboratorio y sus genotipos se han introducido como un dato más en el esquema de selección de la raza.
En la actualidad se está desarrollando la tecnología necesaria para analizar los genes que codifican para αs2-caseína y β-caseína. La β-caseína es la proteína más presente, en porcentaje, en la leche caprina pero no se conocen todavía los mecanismos de iteración con las otras caseínas.
Interpretación de los resultados
αS1-caseína
El gen que codifica para la αS1-caseína es el más polimórfico de los 4 genes del complejo. En diferentes estudios en varias razas caprinas del mundo se han encontrado más de 17 alelos principales que se asocian con variaciones de la proteína expresada en la leche. Se han descrito alelos fuertes, medios, bajos y nulos (ausencia de αS1-caseína en la leche). Según los datos publicados, el efecto de estos alelos sobre la producción de proteína αS1-caseína láctea es (Ramunno y cols. 2005; Maga y cols. 2009; Caravaca y cols. 2011):
- Los alelos A, B, C, H, L y M se consideran alelos "fuertes" y se asocian a la cantidad más alta de αS1-caseína en la leche.
- Los alelos E e I se consideran “de expresión intermedia”.
- Los alelos D, F y G se consideran “de baja expresión”.
- Los alelos 01, 02 y N se describen como "nulos" y se asocian a la no expresión de αS1-caseína en la leche o a una expresión residual.
En el caso de la raza caprina Murciano-Granadina, tomando como referencia los datos publicados en la literatura científica (Martin y cols. 1999; Caravaca y cols. 2009) la estimación del efecto de los diferentes genotipos se reporta en la siguiente tabla. Hay que tener en cuenta que se trata de datos estadísticos que se han observado en una muestra concreta de individuos y que por lo tanto pueden producirse variaciones.
| Genotipo |
Producción de αS1-caseína media estimada |
| AA o BB |
7,20 g/l |
| EE |
2,50 g/l |
| FF |
0,80 g/l |
| NN |
Ausencia o trazas |
| AE o BE |
4,70 g/l |
| AF o BF |
3,95 g/l |
| AN o BN |
3,50 g/l |
| EN |
1,10 g/l |
| FN |
0,45 g/l |
κ-caseína
El gen que codifica para la κ-caseína es el secundo gen más polimórfico del complejo. En la especie caprina se conocen 17 variantes alélicas de este gen que afectan a la funcionalidad, y como consecuencia a la eficacia de la κ-caseína para producir glóbulos de cuajada más o menos firmes, llegando hasta el caso extremo de no producir ninguna cantidad de κ-caseína en la leche. Sin embargo en razas caprinas centroeuropeas y de la Península Ibérica sólo se han encontrado las variantes A, B y C (Yahyaoui y cols. 2001).
En la raza Murciano-Granadina se han encontrado las siguientes variantes:
- El alelo B o “mejorante”. Según los datos publicados, esta variante se asociaría a una mejor calidad técnica de la cuajada producida y a una mayor cantidad de proteínas y grasa en la leche, aunque estos efectos no han sido cuantificados hasta el momento. El efecto que si ha sido demostrado, tanto en caprino como en bovino, es el efecto positivo en la capacidad de coagulación cuantificado según el Rennet coagulation time (Caravaca y cols. 2009; Caravaca y cols. 2011).
- El alelo A o “normal”
- El alelo C o “de baja expresión”. Está presente aunque con muy baja frecuencia, probablemente ha ido desapareciendo por el efecto de la selección.
| Genotipo |
Rennet coagulation time |
| AA |
11±1.48 |
| BB |
13±1,35 |
| AB |
12±1,19 |
Bibliografía
- Caravaca F., Ares J.L., Carrizosa J., Urrutia B., Baena F., Jordana J., Badaoui B., Sanchez A., Angiolillo A., Amills M. & Serradilla J.M. (2011) Effects of alpha s1-casein (CSN1S1) and kappa-casein (CSN3) genotypes on milk coagulation properties in Murciano-Granadina goats. J Dairy Res 78, 32-7.
- Caravaca F., Carrizosa J., Urrutia B., Baena F., Jordana J., Amills M., Badaoui B., Sánchez A., Angiolillo A. & Serradilla J.M. (2009) Effect of αS1casein (CSN1S1) and κ casein (CSN3) genotypes on milk composition in Murciano"Granadina goats. J Dairy Res 92, 2960-4.
- Caroli A, Chiatti F, Chessa S, Rignanese D, Bolla P, Pagnacco G. 2006. Focusing on the goat casein complex, J Dairy Sci, 89:3178-3187.
- Finocchiaro R, Hayes BJ, Siwek M, Spelman RJ, van Kaam JB, Adnoy T, Portolano B. 2008. Comparison of casein haplotypes between two geographically distant European dairy goat breeds, J Anim Breed Genet, 125:68-72.
- Hayes B, Hagesaether N, Adnoy T, Pellerud G, Berg PR, Lien S. 2006. Effects on production traits of haplotypes among casein genes in Norwegian goats and evidence for a site of preferential recombination, Genetics, 174:455-464.
- Maga E.A., Daftari P., Kultz D. & Penedo M.C. (2009) Prevalence of alphas1-casein genotypes in American dairy goats. J Anim Sci 87, 3464-9.
- Martin P., Ollivier-Bousquet M. & Grosclaude F. (1999) Genetic polymorphism of caseins: a tool to investigate casein micelle organization. International Dairy Journal 9, 163-71.
- Ramunno L., Cosenza G., Rando A., Pauciullo A., Illario R., Gallo D., Di Berardino D. & Masina P. (2005) Comparative analysis of gene sequence of goat CSN1S1 F and N alleles and characterization of CSN1S1 transcript variants in mammary gland. Gene 345, 289-99.
- Yahyaoui M.H., Coll A., Sanchez A. & Folch J.M. (2001) Genetic polymorphism of the caprine kappa casein gene. J Dairy Res 68, 209-16.
