DNA variants within the 5′flanking region of bovine milk protein encoding genes

Summary Based on their high or low average milk protein contents during lactation, 1064 cows were selected. From this group, 242 cows with maximal differing milk protein genotype combinations were chosen for a monthly sampling of milk. These milk samples were analysed quantitatively by using infra‐red spectroscopy and densitometry of electrophoretically separated proteins. DNA from blood samples from 10 to 12 cows of different breeds were taken for DNA sequencing of 5′flanking gene regions. For some variable sites a PCR‐based detection of RFLP and SSCP was carried out in populations. The most divergent variants in the 5′flanking regions of each of the milk protein encoding genes were cloned in the pGL2‐Basic expression vector, transfected into mammary gland cells and measured for reporter gene expression. Altogether 65 variable sites (more than 1% of the nucleotide positions) were found in the 5′flanking regions of milk protein encoding genes. On example of the β‐lactoglobulin encoding gene, RFLPs for five of the DNA variants revealed to be polymorphically distributed in breeds and were closely associated with yield and content of β‐LG in milk. SSCP analysis of 5′flanking regions of the other milk protein encoding genes is performed in a larger number of cows. In cell culture tests, the promoter variants led to different reporter gene expression. Investigation of effects of single DNA sites on the quantity of milk proteins can be improved by further test systems. Zusammenfassung DNA‐Varianten im 5′‐Bereich boviner Milchprotein‐kodierender Gene Auf der Grundlage hoher oder niedriger Milchproteingehalte während der Laktation wurden 1064 Kühe ausgewählt. Aus dieser Gruppe wurden 242 Kühe mit maximal differierenden Milchprotein‐Genotypkombinationen für monatliche Milchsammlungen benutzt. Diese Milchproben wurden mittels Infrarot‐Spektroskopie und Densitometrie der elektrophoretisch aufgetrennten Proteine quantitativ analysiert. DNA aus Blutproben von 10 bis 12 Kühen verschiedener Rassen wurden für die DNA‐Sequenzierung der 5′flankierenden Genregionen verwendet. für einige der variablen Stellen wurden PCR‐basierende Nachweise von RFLPs und SSCPs in Populationen durchgeführt. Die am stärksten divergierenden Varianten für die 5′flankierenden Regionen eines jeden Milchprotein‐kodierenden Gens wurden in den pGL2‐Basic‐Expressionsvektor kloniert, in Milchdrüsen‐Epithelzellen transfiziert und hinsichtlich der Reportergen‐Expression gemessen. Insgesamt ließen sich 65 variable Stellen (über 1% der Nukleotidpositionen) in den 5′flankierenden Regionen der Milchprotein‐kodierenden Gene nachweisen. Am Beispiel des β‐Lactoglobulin‐codierenden Gens wurden RFLPs für fünf der DNA‐Varianten als polymorph verteilt in den Rassen nachgewiesen; sie waren eng assoziiert mit Menge und Gehalt an β‐Lactoglobulin in der Milch. Die SSCP‐Analysen werden für 5′flankierende Regionen der übrigen Milchprotein‐kodierenden Gene bei einer größeren Zahl an Kühen durchgeführt. In Zellkulturtests führten die Promotorvarianten zu unterschiedlicher Reportergen‐Expression. Untersuchungen von Effekten einzelner DNA‐Positionen auf die Menge von Milchproteinen können mit Hilfe zusätzlicher Testsysteme verbessert werden.