stringtranslate.com

Генетика окраски агути

Шерсть кошки , на которой видны светлые и темные полосы, вызванные попеременной выработкой агути-сигнального белка и α-МСГ .

Ген агути, сигнальный белок агути (ASIP), отвечает за вариации цвета у многих видов. Агути работает с расширением, чтобы регулировать цвет меланина , который вырабатывается в волосах. Белок агути вызывает выработку феомеланина от красного до желтого, в то время как конкурирующая молекула α-MSH сигнализирует о выработке эумеланина от коричневого до черного. У мышей дикого типа чередование циклов выработки агути и α-MSH вызывает окраску агути . Каждый волосок имеет полосы желтого цвета, которые выросли во время выработки агути, и черные, которые выросли во время выработки α-MSH. У мышей дикого типа также светлые животы. Волосы там имеют кремовый цвет по всей длине, потому что белок агути вырабатывался все время, пока росли волосы. [1] [2]

У мышей и других видов мутации потери функции обычно вызывают более темный цвет, тогда как мутации приобретения функции вызывают более желтую шерсть. [3]

Мыши

Обе эти мыши являются жизнеспособными желтыми агути а ви ; однако у мыши справа этот ген не проявляется из-за эпигенетического метилирования.

По состоянию на 1979 год у мышей было известно 17 аллелей агути. [4]

Это не полный список аллелей агути у мышей.

Аллель а нонагути с необычайной вероятностью может вернуться в аллель черно-подпалого окраса a t или в аллель агути с белым брюшком A W . [5]

Выработка агути регулируется несколькими различными промоторными областями, способными стимулировать транскрипцию только в вентральной области (животе), как это наблюдается у мышей агути с белым брюшком и черно-подпалых мышей, или по всему телу, но только во время определенной части цикла роста волос, как это наблюдается у агути и агути с белым брюшком. [6]

Летальный желтый и жизнеспособный желтый вызывают ожирение , признаки диабета II типа и более высокую вероятность опухолей. [2] У нормальных мышей Агути экспрессируется только в коже во время роста волос, но эти доминирующие желтые мутации вызывают его экспрессию в других тканях, включая печень , мышцы и жир . [7] Локус красного дерева взаимодействует с Агути , и мутация там может перекрыть эффекты пигментации и веса тела летального желтого. [8]

Жизнеспособные желтые мыши агути могут наследовать эпигенетические различия от своей матери, что влияет на то, насколько желтыми или коричневыми они станут. [9]

Ген агути у мышей находится на хромосоме 2. [2]

Собаки

Собака агути, также называемая волчьим соболем

У собак ген агути связан с различными окрасами и узорами шерсти. [10]

Аллели в локусе A связаны с производством белка агути-сигнализации (ASIP) и определяют, будет ли животное проявлять агути- внешность и, контролируя распределение пигмента в отдельных волосках, какой тип агути. Известно четыре аллеля, которые встречаются в локусе A:

Большинство текстов предполагают, что иерархия доминирования для аллелей локуса A выглядит следующим образом: A y > aw > at > a ; однако исследования предполагают существование парных отношений доминирования/рецессивности в разных семьях, а не существование единой иерархии в одной семье. [16]

Исследование 2021 года выявило различные генетические причины для палевого и соболиного окрасов, которые оно называет «доминантный желтый» и «затененный желтый». Оба имеют более активный промотор цикла волос, чем агути дикого типа, но у доминирующего желтого также более активный вентральный промотор. Считается, что промотор цикла волос, участвующий в этих цветах, возник около 2 миллионов лет назад у вымершего вида псовых, который позже скрещивался с волками. [17]

Кошки

Доминантный, дикий тип A позволяет волосам быть полосатыми черными и красными (раскрывая лежащий в основе рисунок табби ), в то время как рецессивный не-агути или «гипермеланистический» аллель, a , вызывает выработку черного пигмента на протяжении всего цикла роста волос. [18] Таким образом, не-агути генотип (aa) маскирует или скрывает рисунок табби, хотя иногда можно увидеть намек на лежащий в основе рисунок (так называемый «призрачный рисунок полос»), особенно у котят. Сцепленная с полом оранжевая окраска эпистатична по отношению к агути и предотвращает выработку черного пигмента.

Лошади

У обычных лошадей ASIP ограничивает выработку эумеланина «точками»: ногами, гривой, хвостом, краями ушей и т. д. [21] В 2001 году исследователи обнаружили рецессивную мутацию ASIP , которая при гомозиготности оставляла лошадь без какого-либо функционального ASIP. В результате лошади, способные производить настоящий черный пигмент, имели однородно черную шерсть. [ 22] Доминантный аллель дикого типа , производящий гнедую масть , обозначен как A , в то время как рецессивный аллель, производящий черную масть , обозначен как a . Расширение эпистатично по отношению к агути и вызовет каштановую окраску независимо от того, какие аллели агути присутствуют.

История

Причина различных оттенков гнедого, в частности генетические факторы, ответственные за дикий гнедой и тюлений коричневый , оспариваются уже более 50 лет. В 1951 году зоолог Мигель Одриосола опубликовал «A los colores del caballo», в котором он предложил четыре возможных аллеля для гена «A», A+ , A , A t и a , в порядке от наиболее доминирующего к наименее. [23]

Бледные участки на этой гнедой лошади обусловлены признаком пангаре.

Это было принято до 1990-х годов, когда стала популярной другая гипотеза. [24] Она предполагала, что оттенки гнедого были вызваны многими различными генами, некоторые из которых осветляли шерсть, некоторые — затемняли ее. Эта теория также предполагала, что лошади тюленьего коричневого цвета были черными лошадьми с признаком, называемым pangare . [25] Pangaré — это наследственный признак, также называемый «мучнистым», который выделяет мягкие или коммуникативные части лошади в желтовато-коричневом цвете.

Сочетание черного и пангаре было отклонено как причина коричневого окраса в 2001 году, когда французская исследовательская группа опубликовала работу «Мутации в локусах агути (ASIP), расширения (MC1R) и коричневого (TYRP1) и их связь с фенотипами окраса шерсти у лошадей (Equus caballus)» . В этом исследовании использовался ДНК-тест для идентификации рецессивного аллеля a в локусе агути, и было обнаружено, что ни одна из лошадей, соответствующих фенотипу коричневого окраса, не была гомозиготной по аллелю a . [22] [26]

В 2007 году одна генетическая лаборатория начала предлагать тест на то, что, по их мнению, было маркером коричневого окраса, а позднее на аллель агути, который, как они считали, вызывал коричневый цвет. [27] [28] Однако базовое исследование так и не было опубликовано, и тест был приостановлен к 2015 году из-за ненадежных результатов. [29] [30]

Генетические аллели, которые создают коричневый тюлень и дикий тип гнедого, остаются неизвестными. Все еще предполагается, что в некоторой степени потемнение окраса шерсти у некоторых гнедых может регулироваться неродственными генами для таких признаков, как « закопченный ». [31]

Ослы

У большинства ослов есть кремовые или серо-белые области на животе и вокруг морды и глаз, называемые светлыми точками или пангаре . Однако рецессивный вариант агути приводит к тому, что эти области имеют тот же цвет, что и тело, в узоре, называемом отсутствие светлых точек или NLP, который похож на рецессивный черный у других млекопитающих. Этот аллель можно найти у нормандских ослов и американских миниатюрных ослов . [32]

Кролики

У кроликов дикий тип — агути со светлым животом, а рецессивный аллель не-агути вызывает черную шерсть. Третий аллель, возможно, мутация в регуляторной или промоторной области, как полагают, вызывает черно-подпалый окрас. Предполагается, что аллель не-агути впервые появился до 1700 года. [3]

Агути связан с геном широкополосности , с частотой кроссинговера около 30%. [33]

Как и мыши с белым брюшком агути, кролики с диким типом агути производят транскрипты с различными нетранслируемыми 5'-концами, которые имеют различную дорсальную и вентральную экспрессию. Экзон 1A экспрессируется только в области живота и может быть ответственным за более светлый цвет там. [3]

Ссылки

  1. ^ Furumura M, Sakai C, Abdel-Malek Z, Barsh GS, Hearing VJ (август 1996 г.). «Взаимодействие сигнального белка агути и гормона, стимулирующего меланоциты, для регуляции образования меланина у млекопитающих». Pigment Cell Research . 9 (4): 191–203. doi :10.1111/j.1600-0749.1996.tb00109.x. PMID  8948501.
  2. ^ abc Online Менделевское наследование у человека (OMIM): 600201
  3. ^ abcd Fontanesi L, Forestier L, Allain D, Scotti E, Beretti F, Deretz-Picoulet S, et al. (март 2010 г.). «Характеристика гена сигнального белка кролика агути (ASIP): транскрипты и филогенетический анализ, а также идентификация причинной мутации черного окраса шерсти нонагути». Genomics . 95 (3): 166–75. doi :10.1016/j.ygeno.2009.11.003. PMID  20004240.
  4. ^ abcdefghij Silvers WK (1979). "Агути и серия аллелей расширения, умбровый и соболь". Лаборатория Джексона . Springer Verlag . Получено 11 мая 2019 г.
  5. ^ Bultman, SJ; Klebig, ML; Michaud, EJ; Sweet, HO; Davisson, MT; Woychik, RP (1994). «Молекулярный анализ обратных мутаций от неагути (A) к черно-подпалому (A(t)) и белобрюхому агути (Aw) выявляет альтернативные формы транскриптов агути». Genes & Development . 8 (4): 481–490. doi : 10.1101/gad.8.4.481 . PMID  8125260.
  6. ^ Vrieling, H.; Duhl, DM; Millar, SE; Miller, KA; Barsh, GS (1994). «Различия в дорсальной и вентральной пигментации являются результатом региональной экспрессии гена агути у мышей». Труды Национальной академии наук . 91 (12): 5667–5671. Bibcode : 1994PNAS...91.5667V. doi : 10.1073/pnas.91.12.5667 . PMC 44057. PMID  8202545 . 
  7. ^ Klebig ML, Wilkinson JE, Geisler JG, Woychik RP (май 1995 г.). «Эктопическая экспрессия гена агути у трансгенных мышей вызывает ожирение, признаки диабета II типа и желтый мех». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 92 (11): 4728–32. Bibcode : 1995PNAS ...92.4728K. doi : 10.1073/pnas.92.11.4728 . PMC 41780. PMID  7761391. 
  8. ^ Ганн, Тереза ​​М.; Миллер, Кимберли А.; Хе, Лин; Хайман, Ричард В.; Дэвис, Рональд В.; Азарани, Арезу; Шлоссман, Стюарт Ф.; Дьюк-Кохан, Джонатан С.; Барш, Грегори С. (1999). «Мышиный локус красного дерева кодирует трансмембранную форму человеческого аттрактина». Nature . 398 (6723): 152–156. Bibcode :1999Natur.398..152G. doi :10.1038/18217. PMID  10086356. S2CID  4371433.
  9. ^ Морган, Хью Д.; Сазерленд, Хайди GE; Мартин, Дэвид IK; Уайтлоу, Эмма (1999). «Эпигенетическое наследование в локусе агути у мышей». Nature Genetics . 23 (3): 314–318. doi :10.1038/15490. PMID  10545949. S2CID  21512043.
  10. ^ "Генетика окраса шерсти собак". www.doggenetics.co.uk . Получено 25.09.2017 .
  11. ^ Дрегер DL, Шмутц SM (2011). «Вставка SINE вызывает фенотипы черно-подпалого и седло-подпалого окрасов у домашних собак». Журнал наследственности . 102 (Suppl 1): S11-8. doi :10.1093/jhered/esr042. PMID  21846741.
  12. ^ Дрегер DL, Паркер HG, Острандер EA, Шмутц SM (2013). «Идентификация мутации, которая связана с фенотипами седло-подпалый и черно-подпалый у бассет-хаундов и вельш-корги пемброк». Журнал наследственности . 104 (3): 399–406. doi : 10.1093/jhered/est012 . PMID  23519866.
  13. ^ Dayna L Dreger; et al. (29 мая 2019 г.). «Истинные цвета: коммерчески приобретенные морфологические генотипы выявляют скрытую аллельную вариацию среди пород собак, информируя как о происхождении признака, так и о потенциале породы». PLOS ONE . ​​14 (10): e0223995. Bibcode :2019PLoSO..1423995D. doi : 10.1371/journal.pone.0223995 . PMC 6816562 . PMID  31658272 . Получено 23 сентября 2019 г. 
  14. ^ Серия Агути
  15. ^ Дайна Л. Дрегер и др. (3 июля 2020 г.). «Атипичные генотипы сигнального белка собачьей породы агути предполагают новую хромосомную перестройку». Гены . 11 (7): 739. doi : 10.3390/genes11070739 . PMC 7397341. PMID  32635139 . 
  16. ^ Kerns JA, Newton J, Berryere TG, Rubin EM, Cheng JF, Schmutz SM, Barsh GS (октябрь 2004 г.). «Характеристика гена агути у собак и неагутимутация у немецких овчарок». Mammalian Genome . 15 (10): 798–808. doi :10.1007/s00335-004-2377-1. PMID  15520882. S2CID  27945452.
  17. ^ Баннаш, Даника Л.; и др. (2021). «Окрасочные узоры собак объясняются модульными промоторами древнего происхождения собачьих». Nature Ecology & Evolution . 5 (10): 1415–1423. Bibcode : 2021NatEE...5.1415B. doi : 10.1038 / s41559-021-01524-x . PMC 8484016. PMID  34385618. S2CID  229549711. 
  18. ^ Eizirik E, Yuhki N, Johnson WE, Menotti-Raymond M, Hannah SS, O'Brien SJ (март 2003 г.). «Молекулярная генетика и эволюция меланизма в семействе кошачьих». Current Biology . 13 (5): 448–53. doi : 10.1016/S0960-9822(03)00128-3 . PMID  12620197. S2CID  19021807.
  19. ^ Eizirik E, Yuhki N, Johnson WE, Menotti-Raymond M, Hannah SS, O'Brien SJ (2003). «Молекулярная генетика и эволюция меланизма в семействе кошачьих». Current Biology . 13 (5): 448–53. doi : 10.1016/S0960-9822(03)00128-3 . PMID  12620197. S2CID  19021807.
  20. ^ Kaelin CB, Xu X, Hong LZ, David VA, McGowan KA, Schmidt-Küntzel A и др. (сентябрь 2012 г.). «Определение и поддержание паттернов пигментации у домашних и диких кошек». Science . 337 (6101): 1536–41. Bibcode :2012Sci...337.1536K. doi :10.1126/science.1220893. PMC 3709578 . PMID  22997338. 
  21. ^ "Ген А: Распределение черных пигментированных волос". Ветеринарная генетическая лаборатория Калифорнийского университета в Дэвисе . Получено 26 мая 2009 г.
  22. ^ abc Rieder S, Taourit S, Mariat D, Langlois B, Guérin G (июнь 2001 г.). «Мутации в локусах агути (ASIP), расширение (MC1R) и коричневый (TYRP1) и их связь с фенотипами окраски шерсти у лошадей (Equus caballus)». Mammalian Genome . 12 (6): 450–5. doi :10.1007/s003350020017. PMID  11353392. S2CID  2012676. Делеция 11 пар оснований в экзоне 2 ASIP (ADEx2) изменяет аминокислотную последовательность и, как полагают, удлиняет обычный сигнал терминации на 210 пар оснований до 612 пар оснований. Сдвиг рамки, инициированный делецией, приводит к новому модифицированному сигнальному белку агути. Ген ADEx2 был полностью связан с рецессивным черным окрасом лошади (A a /A a ) у всех лошадей, типированных на данный момент
  23. ^ Castle WE, Singleton WR (сентябрь 1961 г.). «The palomino horse» (PDF) . Genetics . 46 (9): 1143–50. doi :10.1093/genetics/46.9.1143. PMC 1210264 . PMID  13877241. Архивировано (PDF) из оригинала 2008-09-05. 
  24. ^ Kostelnik B (2007). "Отправная точка". Сайт Horse Colors . Архивировано из оригинала 3 марта 2008 года . Получено 2008-03-04 .
  25. ^ Sponenberg 2003, стр. 123. Рис. 9.10. «Эффект мучнистости обычно светлее и желтее, чем остаточные нечерные области (которые, как правило, более красные) у очень закопченных лошадей».
  26. ^ Nancy Castle (2008-03-01). "Brown/Bay Dun". Dun Central Station . Архивировано из оригинала 10 марта 2008 года . Получено 2008-03-04 .
  27. ^ "Equine Testing Services". Pet DNA Services of AZ. Архивировано из оригинала 2009-05-22 . Получено 2009-05-26 .
  28. ^ "Believe in Brown" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2014 года.
  29. ^ "Понимание ДНК лошадей и агути". Архивировано из оригинала 2015-09-24.
  30. ^ «Загадочная гнедая лошадь | Генетика окраса».
  31. ^ Nancy Castle (2008-03-01). "Brown/Bay Dun". Dun Central Station . Архивировано из оригинала 10 марта 2008 года . Получено 2008-03-04 .
  32. ^ ab Abitbol M, Legrand R, Tiret L (апрель 2015 г.). «Миссенс-мутация в гене сигнального белка агути (ASIP) связана с фенотипом шерсти без светлых точек у ослов». Genetics, Selection, Evolution . 47 (1): 28. doi : 10.1186/s12711-015-0112-x . PMC 4389795 . PMID  25887951. 
  33. ^ Sawin PB (1934). «Сцепление генов «WIDE-BAND» и «AGOUTI»: показано, что ген агути и модификатор расположены на одной хромосоме у домашнего кролика». Журнал наследственности . 25 (12): 477–481. doi :10.1093/oxfordjournals.jhered.a103864.
  34. ^ Letko, A.; Ammann, B.; Jagannathan, V.; Henkel, J.; Leuthard, F.; Schelling, C.; Carneiro, M.; Drögemüller, C.; Leeb, T. (2020). «Делеция, охватывающая промотор и первый экзон изоформы транскрипта ASIP, специфичной для цикла роста волос, у черно-подпалых кроликов». Animal Genetics . 51 (1): 137–140. doi :10.1111/age.12881. PMID  31729778. S2CID  208034608.

Дальнейшее чтение