Большой научный переполох из-за рыжего кота

Великолепная и долгожданная новость! Наконец, найдена мутация Orange на X-хромосоме кошек, вызывающая рыжий окрас. Эта мутация широко известна не только сама по себе - как причина существования многочисленных прекрасных рыжих котов, но и в связи с появлением трехцветных кошек и кошек черепахового окраса.

Эти окрасы являются следствием биологического процесса, называемого дозовой компенсацией. Суть этого процесса связана вот с чем. У самцов млекопитающих в каждой клетке организма содержится одна X-хромосома, пару которой составляет Y-хромосома (XY). У самок млекопитающих в каждой клетке присутствуют две X-хромосомы (XX).

Понятно, что при прочих равных две X-хромосомы у самки могут обеспечить вдвое большую активность расположенных на ней генов, чем одна X-хромосома у самца. По ряду причин этот дисбаланс приводит к плачевным для организма последствиям. Чтобы уравновесить активность генов на X-хромосомах самцов и самок, существует механизм дозовой компенсации (компенсации “дозы” каждого гена на X-хромосоме).

У млекопитающих этот механизм реализуется путем полного выключения в каждой клетке самки одной из двух X-хромосом - таким образом активность генов, расположенных на X-хромосоме, у самцов и самок становится одинаковой.

Выключенная хромосома формирует плотный клубочек, который хорошо видно под микроскопом. Этот клубочек называется тельцем Барра (по имени его первооткрывателя). По наличию в клетке тельца Барра опытный биолог может определить, имеет клетка мужское или женское происхождение. В частности, ранее, до появления более современных методов, тест на наличие тельца Барра использовался в спортивной медицине (секс-контроль!).

У кошек выключение одной из X-хромосом в клетке происходит случайным образом. Как это связано с появлением кошек черепахового окраса? Генетически такие кошки являются гетерозиготами по мутации Orange. Соответственно, если в клетке, производящей пигмент, в тельце Барра превратилась та X-хромосома, которая содержит мутацию Orange, то такая клетка может нарабатывать темный пигмент. Если же хромосома с этой мутацией окажется активной, то такая клетка будет производить только рыжий пигмент. У трехцветных кошек к этому добавляется белая пятнистость (третий цвет - белый). То есть, получается, что из-за дозовой компенсации в разных участках кожи у черепаховых и трехцветных кошек активны разные X-хромосомы!

Как оказалось, мутация Orange расположена в гене Arhgap36, который, как выяснилось, модулирует работу клеток, производящих пигмент шерсти. Обнаруженная мутация не позволяет производство темного пигмента эумеланина даже если другие гены, связанные с пигментацией, не нарушены.

Интересно, что с точки зрения классической генетики невозможно определить, является ли мутация Orange рецессивной или доминантной? Действительно, для того, чтобы это понять, у гетерозиготы должны повсеместно работать оба аллеля: какой из них проявился - тот и доминантный! Но у черепаховых кошек в каждой клетке работает только один из двух аллелей. Соответственно, у таких кошек оба аллеля проявляются по отдельности и невозможно понять, какой из них является доминантным!

Открытие и проведенное исследование мутации Orange методами молекулярной генетики помогает пролить свет на этот вопрос. Оказалось, что эта мутация усиливает активность гена Arhgap36, что и приводит к устойчивому переключению пигментной клетки на синтез рыжего пигмента. Это означает, что мутация Orange, вероятно, должна быть доминантной - даже в случае отсутствия дозовой компенсации наличие этой мутации приводило бы к избыточной активности гена Arhgap36 и вызывало бы соответствующий эффект на синтез пигмента. Возможно, когда-нибудь с помощью генной инженерии будет проведен нехитрый эксперимент, который позволит проверить это предположение!

Ну а мы со своей стороны рады сообщить, что уже запустили разработку теста на мутацию Orange и, надеемся, скоро он станет доступен нашим заказчикам!

PS. трехцветные коты, как известно, в норме существовать не должны - у них только одна X-хромосома, которая активна во всех клетках организма. Но все-таки случаи появления трехцветных или черепаховых котов иногда встречаются. В этом случае идет речь о котах с синдромом Клайнфельтера - у них две X-хромосомы и одна Y-хромосома (XXY). Соответственно, у них тоже работает механизм дозовой компенсации, и окрас формируется так же, как у черепаховых кошек.

Иллюстрация с изображением хромосом кошки любезно предоставлена к.б.н. В.Р. Беклемишевой

Источник: vk.com

Комментарии: