Понедельник, 14 июня
Моя Собака
Моя Собака

Генетика домашних животных. Локус М и его аллели

0

Локус M и его аллели

С локусом M у собак связано формирование мраморных окрасов. Этот тип окраса проявляется как пятна полностью прокрашенной шерсти на фоне участков, имеющих разбавленный окрас. Мутации в локусе M (ген PMEL), приводящие к мраморным окрасам, имеют полудоминантный тип наследования. Ген PMEL участвует в созревании меланосом – молекулярных фабрик, которые производят пигмент в меланоцитах (https://vetgenomics.ru/melanocyte). Понятно, нарушение их созревания отражается на пигментации волос. В большей степени это отражается на темном пигменте – эумеланине и в значительно меньшей – на феомеланине. Попробуем разобраться, как это происходит.

Мутация в гене PMEL представляет собой встройку мобильного генетического элемента SINE, который нарушает работу этого гена весьма необычным образом. Лучшее сравнение, которое пришло мне в голову – это царапина на виниловой пластинке. Если кто-то не помнит, о чем идет речь, царапина на пластинке зачастую не дает проиграть ее нормально, как в известной истории (https://www.youtube.com/watch?v=Rn_VjVKva8s). Однако иногда звукосниматель все-таки проскакивает царапину и пластинка все-таки воспроизводится более-менее полноценно.

Так и встройка мобильного элемента SINE в гене PMEL. Иногда она мешает работе гена в конкретном меланоците, а иногда – нет. При этом важным фактором является длина встройки SINE. Чем длиннее эта встройка, тем чаще она нарушает работу гена и тем реже позволяет. В винилово-пластиночной аналогии это можно сравнить с глубиной царапины – чем глубже, тем реже пластинка воспроизводится нормально, без сбоя.

Поскольку ген PMEL в разных меланоцитах работает независимо, получается, что степень разбавленности основного окраса зависит от того, насколько сильно встройка SINE в среднем мешает работе этого гена. Действительно, в случае короткой встройки эффекта на пигментацию шерсти практически нет – ген PMEL работает практически полноценно. Такой аллель локуса называется Mc (cryptic Merle, то есть, скрытый).

В случае если встройка немного длиннее, ее размер начинает сказываться на работе гена PMEL и приводит к разбавлению пигментации. Такой аллель называется атипичным или разбавленным (atypical Merle (Ma) или diluted Merle (Md)). При дальнейшем увеличении длины SINE наблюдается более сильное разбавление окраса, шерсть становится более светлой в случае классических стандартных аллелей (standard MerleM). У собак, несущих арлекиновый аллель (harlequin MerleMh) встройка настолько длинная, что основной окрас практически полностью обесцвечивается.

Как же получаются более темные пятна на светлом фоне, которые часто образуют красивый рисунок у мраморных собак? Их появление связано с явлением мозаицизма. Дело в том, что при определенной длине встройки SINE может происходить ее самопроизвольное укорочение в некоторых клетках организма. То есть, ДНК в этих клетках отличается от ДНК остальных клеток длиной встройки SINE в гене PMEL! Соответственно, в таких клетках ген PMEL работает лучше и производство пигмента происходит более активно.

После того как такое укорочение произошло в одной клетке, все ее потомки тоже будут нести укороченную встройку и производить нормальное количество пигмента. Таким образом более темные пятна на мраморных собаках производятся потомками клеток, в которых случайно произошло укорочение встройки в гене PMEL. Из-за случайного характера этого процесса неудивительно, что форма и расположение пятен мраморного окраса уникальны у каждой собаки и не передаются по наследству.

Важно отметить, что самопроизвольное укорочение встройки может происходить не только в меланоцитах, но и вообще в любых клетках организма. Важно, что если такое событие произошло в половой клетке, то если ей посчастливится поучаствовать в появлении потомства, его генотип по локусу M может отличаться от генотипа его мраморного родителя.

Например, у классической мраморной собаки (генотип M/m) и ее немраморного партнера (m/m) может родиться щенок, несущий аллель скрытого мрамора (Mc/m). Это происходит из-за того, что в половой клетке мраморного родителя произошло самопроизвольное укорочение встройки SINE в гене PMEL. Аналогично может происходить и самопроизвольное удлинение встройки, с соответствующими последствиями. Такие варианты действительно выявляются на практике.

Наконец, немало написано о влиянии аллелей локуса M на здоровье собак. В двух словах, у собак, гомозиготных по мутантным аллелям локуса M, очень часто наблюдается нарушения слуха и микрофтальмия (недоразвитие глаза). Поэтому вязка собак, несущих мутантные аллели локуса M крайне нежелательна.

Следует отметить, что из-за самопроизвольного удлинения встройки в гене PMEL даже при вязке мраморной собаки (M/m) с собакой, несущей скрытый аллель (Mc/m) с некоторой частотой рождаются щенки генотипа M/M, у которого могут быть нарушения слуха и зрения. Такой исход невозможно предвидеть, ведь скрытый аллель Mc у одного из родителей внешне не проявляется и обнаруживается только при генетическом тестировании.

При генетическом тестировании оценивается длина вариабельной части SINE, так называемого поли-(T) тракта. Именно его длина отличает разные аллели локуса M.

В случае нормального аллеля гена PMEL (обозначается m) встройка SINE отсутствует полностью.

У скрытого аллеля локуса M (Mc) длина вариабельной части находится в пределах 35-62 “букв ДНК”

У разбавленного аллеля Md длина больше – 63-73 “буквы”

У классических аллелей M длина поли-(T) тракта еще больше – 74-85.

Наконец, самый длинный аллель Mh имеет длину вариабельной части 86-105.

В нашей лаборатории можно протестировать собаку на все аллели локуса M за 2500 руб.

Иллюстрация с изменениями взята из статьи “Length variations within the Merle retrotransposon of canine PMEL: correlating genotype with phenotype“.

Степан Белякин, к.б.н., директор по науке ООО «ВетГеномика»

Поделиться