LOCUS B (Black/Brown, gen TYRP1) – rodzaje mutacji, badania ogarów na nosicielstwo koloru brązowego.
1) ttps://
www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/NC_006593. ... o=33336029 (Canis lupus familiaris breed boxer chromosome 11, CanFam3.1, whole genome shotgun sequence)
2)
https://omia.org/OMIA001249/9615/ ( Coat colour, brown in Canis lupus familiaris)
3)
viewtopic.php?f=5&t=1883&start=550#p185579 (OGARKOWO - wynik i opis badania genetycznego u suczki)
Sekwencje nukleotydów (allele) w locus B decydują czy będzie produkowana czarna czy brązowa eumelanina Dotyczy nie tylko włosów ale też oczu, naskórka nosa, warg, poduszek łap, bo tam jest wytwarzana tylko eumelanina. Jeśli chodzi o okrywę włosową to pigment czarny/brązowy może obejmować cały płaszcz, podpalenie, czaprak, łaty, pręgi.
Sekwencje nukleotydów (allele) na nici DNA mogące wystąpić w locus B znajdują się u psów na 11 parze chromosomów homologicznych. Jest to informacja dzięki której możliwa będzie synteza produktu będącego połączeniem enzymu tyrozynazy z proteiną P1 (kompleks TYRP1) który ma kluczowe znaczenie dla wytworzenia jednego z pigmentów – eumelaniny. To czy to będzie czarna czy też brązowa eumelanina zależy od wersji informacji, czyli od tego jaki ciąg (sekwencja) nukleotydów znajdzie się na nici DNA na obu chromosomach homologicznych (matczynym i ojcowskim) w miejscu określonym jako locuc B i jak to potem przełoży się się na produkt, czyli kompleks TYRP1. Tak skrótowo można to wyrazić : sekwencja na nici DNA której elementami są 4 różne nukleotydy ( mogące się powtarzać w tej sekwencji) będzie decydowała o tym jak będzie wyglądać sekwencja w łańcuchu polipeptydowym, której elementami są 20 różnych aminokwasów (aminokwasy również mogą się powtarzać w łańcuchu).
W tym locus może wystąpić kilka wersji alleli TYRP1. Najbardziej dominujący allel oznaczamy jako B. Ciąg nukleotydów na nici DNA , który jest tym allelem B, można zobaczyć w treści linku 1) na samym końcu. Składa się on z ponad 18 tys nukleotydów. Są zarówno sekwencje kodujące (eksony) jak i niekodujące (introny). Taka właśnie informacja na DNA, która wypełnia locus B (sekwencja 4 rodz. nukleotydów zapisana 4. literami : a, c, g, t), po transkrypcji, splicingu i translacji, przyczyni się do powstania takiej wersji TYRP1 (produkt), że w okrywie włosowej (ale i w innych miejscach również) pojawi się czarna eumelanina. Ten kompleks to łańcuch polipeptydowy - ciąg (sekwencja) o określonej liczbie elementów, zapisany za pomocą 20 różnych dużych liter (każda litera oznacza pewien aminokwas i litery mogą się powtarzać). Produkt (TYRP1) pochodzący z takiej informacji jest również w treści tego linku ale trochę wcześniej. Tak więc wiemy jak wygląda zapis informacji na DNA i syntezowany na podst. tej informacji TYRP1, który przyczyni się do tego, że będzie produkowana czarna eumelanina.
Ale w tym locus istnieją jeszcze inne sekwencje (allele), nieco odbiegające w swoim układzie od tej sekwencji która warunkuje syntezę czarnej eumelaniny. Ich informacja jest słabsza niż informacja pochodząca od dominującego allelu B i dlatego nie będzie odczytywana (oczywiście jeżeli naprzeciw allelu recesywnego znajdzie się allel B) . Ale jeżeli w chromosomie matczynym i chromosomie ojcowskim, w miejscu oznaczonym jako locus B, pojawią się tylko takie słabsze informacje (allele recesywne) to zostaną one odczytane (brak dominacji allelu B). Produkt (czyli TYRP1) zsyntezowany na podstawie takiej informacji będzie też funkcjonalny ale będzie wyglądał trochę inaczej. Skutkować to będzie tym, że zamiast czarnej eumelaniny będzie syntezowana brązowa.
Do tej pory w locus B poznano 5 recesywnych wersji allelicznych. Można to zobaczyć w tabeli zawartej w linku 2). Oznaczono je jako : b^s, b^c, b^e, b^d i jedna bez przyporządkowanego b z indeksem dla Australian Shepherd, oznaczona tylko jako TYRP1. Są to allele wykazujące odstępstwo od sekwencji dominującego allelu B (allele zmutowane względem allelu B).
Na czym polega ta mutacja i jak wpływa na produkt to również znajdziemy w tej tabeli. I tak :
Allel b^c to mutacja punktowa zmiany sensu (missense). W części kodującej DNA (składającej się z samych eksonów) dla allelu B w pozycji 121 nukleotyd T został zastąpiony nukleotydem A (c.121T>A). Na podstawie tak zmienionej informacji w produkcie, w pozycji 41 w łańcuchu polipeptydowym aminokwas cysteina została zastąpiona seryną (p.Cys41Ser). Mutacja minimalna – produkt odpowiadający informacji w allelu B i produkt odpowiadający informacji w allelu b^c różnią się tylko jednym aminokwasem i maja taką samą długość – ale to już wystarczy aby eumelanina była brązowa .
Allel b^s to to tzw. mutacja punktowa nonsensowna (nonsense, stop-gain); w pewnym miejscu pojawia się kodon stop uniemożliwiający dalsze przyłączanie aminokwasów; produkt staje się krótszy. Przyczyną jest zastąpienie w części kodującej allelu B w pozycji 991 nukleotydu C nukleotydem T( c. 991C>T). Natomiast w polipeptydzie w miejscu 331 dotychczasowy aminokwas glicyna zastaje zamieniony na kodon stop i urywa się przyłączanie kolejnych aminokwasów. Produkt staje się krótszy (p.Gln331*). Jest to mutacja poważniejsza od poprzedniej, produkt składa się z 330 aminokwasów, jednakże TYRP1 pozostaje wciąż funkcjonalnym kompleksem ale eumelanina będzie brązowa.
Allel b^d to mutacja strukturalna – delecja (deletion small). W tym przypadku polega ona na tym, że trzy nukleotydy, od miejsca 1033 do 1035 zostają usunięte z dotychczasowej sekwencji kodującej allelu B (c. 1,033_1,035del) i przez to informacja staje się krótsza, ale nie zmieniona zostaje tzw. ramka odczytu (wypada cały kodon, czyli trójka nukleotydów). Produkt ulega skróceniu tylko o jeden aminokwas - z poz. 345 łańcucha polipeptydowego zostaje usunięty aminokwas prolina (Pro345del).
Allel b^e to mutacja punktowa zmiany sensu. W poz. 1025 sekwencji kodującej allelu B nukleotyd T zostaje zastąpiony nukleotydem G (c.1025T>G). Skutkiem jest zastąpienie w łańcuchu polipeptydowym w poz. 342 aminokwasu fenyloalaniny przez inny aminokwas - cystynę (Phe342Cys). Prowadzi to do syntezy brązowej eumelaniny.
Allel TYRP1 to mutacja punktowa nonsensowna. Wskutek zamiany w części kodującej allelu B, w poz. 555 nukleotydu T na nukleotyd G, nastąpi pojawienie się kodonu stop i łańcuch polipeptydowy ulegnie skróceniu. Będzie składał się tylko z 184 aminokwasów, bowiem w 185 pozycji kodon odpowiadający tyrozynazie zamieni się na kodon stop (p.Tyr185*). Zmutowany produkt TYRP1 jest aktywny ale eumelanina będzie brązowa.
Ostatnie dwa allele: b^e i TYRP1 odkryto, jak na razie, tylko w rasie Lancashire heeler (b^e) i u Australian Shepherd (TYRP1). Pozostałe recesywne allele występują w większej liczbie ras (oczywiście tych przebadanych).
Podsumujmy krótko:
B – wersja najbardziej dominująca ; będzie produkowana eumelanina koloru czarnego (ziarenka duże, o regularnym kształcie, zagęszczone, równomiernie rozłożone, absorbujące niemal całe światło); inna nazwa allelu B to allel „typu dzikiego”; jego sekwencja stanowi wzorzec względem którego każde odstępstwo będzie mutacją.
b^s, b^c, b^d, b^e, TYRP1 dla Australian Shepherd - wersje recesywne, zmutowane względem allelu B ; będzie produkowana brązowa eumelanina (ten sam skład chemiczny, ale ziarenka o innym kształcie, które absorbują mniej światła i część jego odbijają); dokładnie nie wiadomo jak się te wersje przekładają na brązowy odcień eumelaniny; popularne inne inne określenia koloru brązowego to „czekoladowy”, „wątrobiany”.
Czarna eumelanina pojawi się w fenotypie w przypadku : B/B (układ homozygotyczny), B/b^s lub B/b^c lub B/b^d lub B/b^e lub dla Australian Shepherd B/TYRP1 (układy heterozygotyczne); przynajmniej jeden allel musi być dominujący.
Brązowa eumelanina pojawi się w przypadku : b^s/b^s, b^c/b^c, b^d/b^d, b^e/b^e i dla Australian Shepherd TYRP1/TYRP1(układy homozygotyczne) lub np. b^s/b^c, b^s/b^d, b^c/b^d (układy heterozygotyczne); oba allele muszą należeć do tych recesywnych o słabszej informacji.
Oczywiście te zapisy uwzględniają tylko te poznane sekwencje.
Kilka lat temu znalazłam w internecie taką informacje o występowaniu alleli warunkujących kolor brązowy w przebadanych rasach:
Owczarek Australijski czerwone b^s, b^d
Border Colli brązowe b^s, b^d, b^c
Shar-Pei czekoladowe, liliowe b^s, b^c
Cocker Spaniel brązowe, wątrobiane b^s, b^d, b^c
Chesapeake Bay Retriever brązowe b^s
Jamnik czekoladowe b^s,b^d
Dalmatyńczyk wątrobiane b^s, b^d, b^c
Doberman brązowe podpalane b^d
Seter Angielski wątrobiane przesiane b^s
Springer Spaniel Angielski wątrobiane b^s, b^d
Pointer Angielski wątrobiane b^s, b^d
Field Spaniel wątrobiane b^s, b^d, b^c
Flatcoated Retriever wątrobiane b^s, b^d
Wyżeł Niemiecki Krótkowłosy wątrobiane b^s, b^d, b^c
Wyżeł Niemiecki Szorstkowłosy wątrobiane b^s, b^d, b^c
Wyżeł Niemiecki Długowłosy wątrobiane b^s, b^d, b^c
Griffon wątrobiane b^s, b^d
Charcik Włoski czekoladowe, izabelowe b^c
Labrador Retriever czekoladowe b^s, b^d, b^c
Duży Munsterlander brązowe b^s, b^d, b^c
Nowofundland brązowe b^s, b^d, b^c
Pudel brązowe, kawa z mlekiem b^s, b^d, b^c
Portugalski Pies Dowodny brązowe b^s, b^d
Pudelpointer wątrobiane b^s, b^d, b^c
Mały Munsterlander brązowe b^s, b^c
Wyżeł Weimarski mysio-szare b^s, b^d, b^c
Spaniel Bretoński wątrobiane b^s, b^d
To było kilka lat temu i wówczas były znane tylko trzy wersje alleli recesywnych warunkujących kolor brązowy. Teraz jest ich pięć no i do badań włączono nowe rasy. Pewnie za jakiś czas pojawią się nowe wersje tych alleli. Z powyższego wykazu wynika, że w niektórych rasach znaleziono więcej niż jeden allel warunkujący powstanie koloru brązowego. Dlatego też mogą urodzić się szczeniaki brązowe o homo- lub heterozygotycznym układzie alleli recesywnych. Tak więc postęp dotyczący znajdowania nowych mutacji zależy nie tylko od liczby ras ale też od liczby osobników w danej rasie poddanych takiemu badaniu.
No i przypatrując się tym rasom nie znajdziemy w nich ogara polskiego (i gończego również).
Jakiś czas temu w którymś z miotów OP pojawiło się kilka szczeniaków o umaszczeniu brązowym. Z wiedzy o dziedziczeniu takiego koloru (brązowa eumelanina) wynikało by, że oboje rodzice są nosicielami brązowego. Ojciec szczeniaków został poddany badaniu genetycznemu na nosicielstwo koloru brązowego no i nie stwierdzono mutacji. Badano czy występuje sekwencja b^s oraz sekwencja b^d. Pozostałych recesywnych alleli nie badano. Czyli wynikało , że wobec braku wykrycia mutacji pies nie jest nosicielem. No ale potomstwo temu przeczyło. Dlaczego taka niezgodność?
Jeszcze jeden OP został poddany badaniu losus B na obecność alleli warunkujących kolor brązowy - suczka. Nie było żadnych wskazań aby takie badanie przeprowadzać, wynikało to tylko z ciekawości właścicielki suczki. U suczki przebadano więcej alleli bo cztery : b^s, b^c, b^d i b^4 (nie szukano allelu b^e). Nie wiem na czym polega mutacja w allelu b^4 i dlatego nie jest on wcześniej opisany. Wyniki i ich interpretacja są w linku 3).
Jak widać i tu również w określonych miejscach w locus B (w tych już poznanych) nie wykryto mutacji.
No to teraz spróbujmy wyciągnąć jakieś wnioski z tych badań genetycznych.
Ponieważ pojawiły się te „czekoladki” to naturalnym było zrobić rodzicom takie badania na nosicielstwo. Ponieważ do tej pory chyba żaden ogar nie przechodził takich badań to nie wiadomo było czy występują u nich te mutacje już poznane czy też są to mutacje nowe, jeszcze nie odkryte. Wygląda na to, że jest to drugie albo że należy poddać tym badaniom większą liczbę ogarów – bo być może u niektórych (ale nie u wszystkich) mogą pojawić się również te poznane wcześniej mutacje. Najlepszym przykładem jest ten owczarek australijski (Australian Shepherd). Przez wiele lat uważano że w tej rasie są tylko dwie wersje recesywne (zmutowane względem allelu B ) a po jakimś czasie doszła jeszcze jedna nowa wersja. Tak więc jeżeli nie znamy miejsca i rodzaju mutacji w locus B jaka może wystąpić u ogara - to wynik zawsze będzie ten sam – brak mutacji. Najlepszym potwierdzeniem tego było by zrobienie badań u takiej ogarzej „czekoladki” i prawdopodobnie okazało by się, że również nie wykryto by tam mutacji warunkującej kolor brązowy (czyli „brązowe jest czarne”). Ale trzeba pamiętać że rodzice oraz ich potomstwo (zwłaszcza te „czekoladki”) powinni mieć przebadane wszystkie znane mutacje by mieć pewność, że może istnieć ta nowa zmutowana wersja. Brak przebadania wszystkich poznanych zmutowanych alleli stawia pytanie: czy rzeczywiście mamy nową mutację czy może jest to ta już poznana mutacja którą pominięto. I jeszcze taka dygresja. Jeżeli kilka lat temu jakiegoś psa z rasy Lancashire heeler z brązową eumelaniną (kiedy jeszcze nie znano mutacji b^e) poddano by badaniu na obecność mutacji np. b^s, b^c, b^d w locus B to, mimo że pies ma kolor brązowy, z badań by wynikło, że nie ma tych mutacji i oznaczono by go jako B/B. Jeżeli czegoś nie znamy to wcale nie oznacza, że to coś nie istnieje.
Jedną z części składowych badania locus B na obecność mutacji jest reakcja PCR (pisałam krótko o niej przy okazji badania profilu DNA u psów). Wymaga ona użycia starterów które „oskrzydlają”, „flankują” sekwencje nas interesujące (czyli te zmutowane względem allelu B). Jeżeli sekwencje te są znane to startery można tak „zaprojektować”, aby były komplementarne do końcowych regionów sekwencji które nas interesują. Wtedy te sekwencje ulegną namnożeniu i będzie je można poddać je dalszej analizie, np. sekwencjonowaniu. Jeżeli jednak nie znamy tej mutacji to również skrajne regiony nie są znane i użycie dotychczasowych starterów nie wykaże mutacji.
Psy z brązową eumelaniną wcale nie są gorsze od tych z czarną. To tylko barwnik, mutacja w genie TYRP1 nie stopuje syntezy pigmentu eumelaniny ale tylko zmienia jej własności fizyczne tak, że nasze oko odbiera kolor brązowy. Nie wpływa to na ich zdrowie, psychikę, predyspozycje, pasję czy proporcje i budowę. Tylko że we wzorcu takie czekoladowe umaszczenie nie występuje.
Ogary brązowe pojawiają się bardzo rzadko. Może nawet nie jest koniecznością przeszukiwanie tego locus B w celu znalezienia nowego odstępstwa od allelu B. Ale gdyby była znana ta mutacja to można by to wykorzystać przy planowaniu krycia. Jeżeli jedno z rodziców jest nosicielem to drugim rodzicem musi być nie-nosiciel. Wtedy mamy zagwarantowane, że nie urodzi się żadna czekoladka, choć nosiciele tak - ale je znów będzie można poddać badaniu. A przy braku takich badań o nosicielstwie rodziców będziemy wiedzieć dopiero po narodzinach potomstwa, w którym przynajmniej jeden szczeniak jest brązowy. .
U gończych polskich, wobec nieznajomości mutacji jaka może u nich wystąpić, za nosiciela jest uważany pies, w którego miotach pojawił się przynajmniej jeden szczeniak brązowy. Dodatkowo jeszcze wykonuje mu się profil DNA potwierdzający jego rodzicielstwo. Ale u nich umaszczenie brązowe (czekoladowe) nie jest odstępstwem od wzorca, natomiast w przypadku ogarów tak nie jest.
I na koniec jeszcze kilka uwag dotyczących alleli w innym locus warunkujących pojawienie się eumelaniny. Dotyczyć to będzie tylko okrywy włosowej. Jest takie locus E od którego zależy czy w ogóle jakakolwiek eumelanina (czarna czy brązowa) się pojawi. Jeżeli układ alleli w tym locus będzie E/E lub E/e to synteza eumelaniny (w okrywie włosowej) nie zostanie zastopowana. To jaki będzie jej kolor będzie zależeć od informacji z układu alleli w locus B o czym jest napisane wcześniej. Jeżeli natomiast w locus E będzie będzie układ alleli e/e (homozygotyczny i recesywny) to synteza eumelaniny (w okrywie włosowej) zostanie całkowicie wstrzymana niezależnie od tego jakie allele są w locus B. Okrywa włosowa psa będzie składać się wyłącznie z innego pigmentu - feomelaniny. To umaszczenie bywa nazywane też „recesywną czerwienią”. Natomiast kolor nosa, warg, opuszek będzie zależał od informacji w locus B. Piszę o tym bo w puli genowej OP są geny, wprawdzie pochodzące już od bardzo odległych przodków, bloodhounda i GP a u nich takie umaszczenie występuje.