Genética de la coloración del agutí

Rama de la genética

Un pelo de gato que muestra bandas claras y oscuras causadas por la producción alterna de proteína de señalización agutí y α-MSH .

El gen agouti ( ASIP ) es responsable de las variaciones de color en muchas especies. Agouti trabaja con extensión para regular el color de la melanina que se produce en los cabellos. La proteína agutí hace que se produzca feomelanina roja a amarilla, mientras que la molécula competidora α-MSH indica la producción de eumelanina marrón a negra. En ratones de tipo salvaje, los ciclos alternos de producción de agutí y α-MSH causan coloración agutí. Cada cabello tiene bandas amarillas que crecieron durante la producción de agutí y negras que crecieron durante la producción de α-MSH. Los ratones de tipo salvaje también tienen vientres de color claro. Los pelos tienen un color cremoso en toda la longitud porque la proteína agutí se produjo durante todo el tiempo que crecieron los pelos. ^{[1] [2]}

En ratones y otras especies, las mutaciones de pérdida de función generalmente causan un color más oscuro, mientras que las mutaciones de ganancia de función causan un pelaje más amarillo. ^[3]

Ratones

Ambos de estos ratones son un agouti amarillo viable ^vy ; sin embargo, el ratón de la derecha no lo expresa debido a la metilación epigenética.

En 1979, se conocían 17 alelos de agutí en ratones. ^[4]

• El amarillo letal A ^y causa coloración amarilla y obesidad. Es dominante a todos los demás alelos de la serie. Cuando es homocigoto, es letal en las primeras etapas del desarrollo. ^[4]
• El amarillo ^viable A ^{vy se} parece al amarillo letal y también causa obesidad, pero no es letal cuando es homocigoto. Los ratones amarillos viables homocigotos pueden ser de color variable desde amarillo claro a negro moteado y amarillo a un color más oscuro similar al color agutí. ^[4]
• Amarillo Intermedio un ^iy causa una coloración amarilla manchadas, que al igual lata amarilla viable a veces parecerse a agouti. ^[4]
• Amarillo ^{siena Los} heterocigotos A ^sy son de color amarillo oscuro, mientras que los homocigotos son generalmente de un amarillo más claro. ^[4]
• Los ratones agutí A ^{W de} vientre blanco tienen coloración agutí, con pelos que son negros en las puntas, luego amarillos, luego negros nuevamente y vientres de blanco a tostado. ^[4]
• Agouti A se parece a A ^W pero el vientre es oscuro como la espalda. ^[4]
• Negro y bronceado a ^t causa una espalda negra con un vientre bronceado. Los heterocigotos A / a ^t parecen ratones A ^{W. [4]}
• Los ratones Nonagouti a son casi completamente negros, con solo unos pocos pelos amarillos alrededor de las orejas y los genitales. ^[4]
• Los ratones extremos nonagouti a ^e son completamente negros y son recesivos a todos los demás alelos de la serie. ^[4]

Esta no es una lista completa de alelos de agutí de ratón.

El amarillo letal y el amarillo viable causan obesidad , características de la diabetes tipo II y una mayor probabilidad de tumores. ^[2] En ratones normales, Agouti solo se expresa en la piel durante el crecimiento del cabello, pero estas mutaciones amarillas dominantes hacen que se exprese en otros tejidos, incluidos el hígado , los músculos y la grasa . ^[5] El locus de la caoba interactúa con Agouti y una mutación allí puede anular los efectos de pigmentación y peso corporal del amarillo letal. ^[6]

El gen agutí de ratón se encuentra en el cromosoma 2. ^[2]

Perros

Un perro agutí, también llamado lobo sable

En los perros , el gen agouti está asociado con varios colores y patrones de pelaje. ^[7]

Los alelos en el locus A están relacionados con la producción de proteína de señalización de agutí (ASIP) y determinan si un animal expresa una apariencia de agutí y, al controlar la distribución del pigmento en los pelos individuales, qué tipo de agutí. Hay cuatro alelos conocidos que ocurren en el locus A:

• A ^y = leonado o sable (bronceado con bigotes negros y cantidades variables de pelos con puntas negras y / o completamente negros dispersos por todas partes): el leonado se refiere típicamente a perros con bronceado más claro y sable a aquellos con más sombreado negro
• a ^w = Agutí de tipo salvaje (cada cabello con 3-6 bandas alternando negro y fuego) - también llamado lobo sable
• a ^t = punto de bronceado (negro con manchas de color canela en la cara y la parte inferior), incluido el bronceado de la silla de montar (bronceado con una silla de montar o manta negra) ^{[8] [9]}
• a = negro recesivo (negro, inhibición de feomelanina)
• a ^yt = Cervatillo recombinante (expresa un fenotipo variado según la raza) se ha identificado en numerosos perros de aguas tibetanos e individuos de otras razas, incluido el Dingo. Su posición jerárquica aún no se comprende. ^{[10] [11] [12]}

La mayoría de los textos sugieren que la jerarquía de dominancia para los alelos del locus A parece ser la siguiente: A ^y > a ^w > a ^t > a ; sin embargo, la investigación sugiere la existencia de relaciones de dominancia / recesión por pares en diferentes familias y no la existencia de una única jerarquía en una familia. ^[13]

• A ^y es incompletamente dominante para un ^t , de modo que los individuos heterocigotos tienen sabling más negro, especialmente como cachorros y A ^y un ^t puede asemejarse a la de un ^w un ^w fenotipo. Otros genes también afectan la cantidad de negro en el pelaje.
• a ^w es el único alelo presente en muchos spitzes nórdicos y no está presente en la mayoría de las otras razas.
• a ^t incluye el punto bronceado y el bronceado en silla de montar, los cuales se ven como un punto bronceado al nacer. Los genes modificadores en los cachorros de bronceado de silla de montar provocan una reducción gradual del área negra hasta que se logra el patrón de bronceado de silla de montar.
• a solo está presente en un puñado de razas. La mayoría de los perros negros son negros debido a un alelo del locus K.

Gatos

El dominante, de tipo salvaje A permite que los pelos se vean con negro y rojo (revelando el patrón tabby subyacente ), mientras que el alelo recesivo no agutí o "hipermelanístico", a , provoca la producción de pigmento negro durante todo el ciclo de crecimiento del cabello. ^[14] Por lo tanto, el genotipo no agutí (aa) enmascara u oculta el patrón atigrado, aunque a veces se puede ver una sugerencia del patrón subyacente (llamado "rayas fantasma"), especialmente en los gatitos. La coloración naranja ligada al sexo es epistática sobre el agutí y previene la producción de pigmento negro.

Alelos de agouti en gatos

Alelo	Símbolo	Imagen	Descripción	Mutación
Agutí	A		Patrón atigrado gracias a un gen agutí funcional.	Tipo salvaje
Nonagouti	a		Negro , que carece de un gen agutí funcional y, por lo tanto, no puede indicar a MC1R que produzca pigmento rojo.	Se cree que una eliminación por desplazamiento de marco de 2 pares de bases causa una pérdida completa de la función [15] [16]

Caballos

En caballos normales, ASIP restringe la producción de eumelanina a los "puntos": patas, crin, cola, bordes de las orejas, etc. ^[17] En 2001, los investigadores descubrieron una mutación recesiva en ASIP que, cuando era homocigota, dejaba al caballo sin cualquier ASIP funcional. Como resultado, los caballos capaces de producir un verdadero pigmento negro tenían pelaje uniformemente negro. ^[18] El dominante, de tipo salvaje alelo producir bahía se simboliza como A , mientras que el recesivo alelo producir negro se simboliza como una . La extensión es epistática sobre agutíy causará coloración castaña independientemente de los alelos agutí presentes.

Una tercera opción hipotética, A ^t , podría restringir el pigmento negro a un patrón negro y fuego llamado marrón sello . ^[19] Este alelo sería recesivo a A y dominante a a , de modo que los caballos con el genotipo A / A ^t parecen bayos, mientras que los caballos A ^t / A ^t y A ^t / a son de color marrón foca en presencia de una extensión dominante alelo E . Un laboratorio de pruebas genéticas comenzó a ofrecer una prueba para A ^t , ^[19] pero más tarde se descubrió que era inexacto y ya no se ofrece.

Alelos de agutí en caballos

Alelo	Símbolo	Imagen	Descripción	Mutación
Bahía salvaje	A +		Patrón de bahía salvaje, como bahía, pero el negro no se extiende tanto por las patas.	Hipotetizado
Bahía	A		Patrón de bahía debido a un gen agutí funcional. El cuerpo es rojo, mientras que los "puntos", la melena, la cola y la parte inferior de las piernas, son negros.	Tipo salvaje
Sello marrón	una t		Sello de color marrón , mayormente negro pero con algo de rojo en los flancos, hocico y alrededor de los ojos.	Hipotetizado
Nonagouti negro	a		Los caballos negros producen pigmento negro en todo el pelaje porque carecen de una proteína Agouti funcional.	Una supresión de desplazamiento de marco de 11 pares de bases en el exón 2 [18]

Historia

La causa detrás de los distintos tonos de la bahía, en particular los factores genéticos responsables de la bahía salvaje y el marrón de las focas , ha sido cuestionada durante más de 50 años. En 1951, el zoólogo Miguel Odriozola publicó "A los colores del caballo" en el que sugirió cuatro alelos posibles para el gen "A", A + , A , A ^t y a , en orden de mayor a menor. ^[20]

Esto fue aceptado hasta la década de 1990, cuando se popularizó una nueva teoría. ^[21] La nueva teoría sugirió que las sombras de la bahía eran causadas por muchos genes diferentes, algunos que aclaraban el pelaje y otros lo oscurecían. Esta teoría también sugirió que los caballos marrones foca eran caballos negros con un rasgo llamado pangare . Pangaré es un rasgo ancestral también llamado "harinoso", que perfila las partes blandas o comunicativas del caballo en un bronceado beige.

La combinación de negro y pangaré fue descartada como la causa del marrón en 2001, cuando un equipo de investigación francés publicó Mutaciones en los loci agouti (ASIP), la extensión (MC1R) y el marrón (TYRP1) y su asociación con los fenotipos del color del pelaje. en caballos (Equus caballus) . Este estudio utilizó una prueba de ADN para identificar el recesivo un alelo en el locus Agouti, y se encontró que ninguno de los caballos se ajusta el fenotipo de marrón sello eran homocigotos para el un alelo. ^[18]

Desde 2001, los mecanismos de las variaciones dentro de la categoría "bahía" siguen sin estar claros. La investigación en curso sugiere que las teorías de Odriozola pueden haber sido correctas, ^[22] evidenciado por una condición paralela en ratones. Los ratones tienen varios alelos en el locus Agouti, incluido A ^t, que produce negro y fuego. ^[23]

Burros

La mayoría de los burros tienen áreas de color crema a blanco grisáceo en el vientre y alrededor del hocico y los ojos, llamadas puntos de luz o pangare . Sin embargo, una variante recesiva de agutí hace que esas áreas sean del mismo color que el cuerpo en un patrón llamado sin puntos de luz o PNL, que es similar al negro recesivo en otros mamíferos. Este alelo se puede encontrar en burros normandos y burros en miniatura estadounidenses . ^[24]

Alelos Agouti en burros

Alelo	Símbolo	Imagen	Descripción	Mutación
Puntos de luz	A		Un burro pardo gris con el vientre blanco y el hocico blanco	Tipo salvaje
Sin puntos de luz	un pnl		Un burro pardo gris sin áreas blancas	Se prevé que un polimorfismo de un solo nucleótido sea perjudicial para la función de las proteínas [24]

Conejos

En los conejos, el tipo salvaje es agutí con un vientre ligero, y un alelo recesivo no agutí produce un pelaje negro. Se cree que un tercer alelo, posiblemente una mutación en una región promotora o reguladora, causa el color negro y tostado. Se estima que el alelo nonagouti apareció por primera vez antes de 1700. ^[3]

Agouti está vinculado al gen de banda ancha , con una tasa de cruce de aproximadamente el 30%. ^[25]

Al igual que los ratones agutí de vientre blanco, los conejos con agutí de tipo salvaje producen transcripciones con diferentes extremos 5 'sin traducir que tienen diferente expresión dorsal y ventral. El exón 1A solo se expresa en la región del vientre y puede ser responsable del color más claro allí. ^[3]

Alelos Agouti en conejos

Alelo	Símbolo	Imagen	Descripción	Mutación
Agutí	A		Castaño, a veces llamado agutí. Los pelos tienen bandas negras y amarillas, y el vientre es ligero. Esto se asemeja al agutí de vientre claro del ratón.	Tipo salvaje
Negro y fuego	una t		Nutria negra, negra con vientre blanco. Los conejos tostados son todos de este color, pero también tienen el patrón de banda ancha y el color rufo, lo que hace que sus vientres sean de un naranja intenso.	Se cree que existe a partir de estudios genéticos clásicos, pero no se encuentra molecularmente. Puede estar en un promotor o regulador de agutí .
Nonagouti	a		Yo negro. Todos los pelos son completamente negros.	Inserción de desplazamiento de marco de un solo par de bases en el exón 2 que causa pérdida de función [3]

Referencias

1. Furumura M, Sakai C, Abdel-Malek Z, Barsh GS, Hearing VJ (agosto de 1996). "La interacción de la proteína señal agutí y la hormona estimulante de melanocitos para regular la formación de melanina en mamíferos". Investigación de células pigmentarias . 9 (4): 191-203. doi : 10.1111 / j.1600-0749.1996.tb00109.x . PMID  8948501 .
2. Herencia mendeliana en línea en el hombre (OMIM): 600201
3. Fontanesi L, Forestier L, Allain D, Scotti E, Beretti F, Deretz-Picoulet S, et al. (Marzo de 2010). "Caracterización del gen de la proteína de señalización de agutí de conejo (ASIP): transcripciones y análisis filogenéticos e identificación de la mutación causante del color del pelaje negro nonagouti" . Genómica . 95 (3): 166–75. doi : 10.1016 / j.ygeno.2009.11.003 . PMID 20004240 . 
4. Silvers WK (1979). "La serie Agouti y Extension de Alelos, Umbrous y Sable" . El laboratorio de Jackson . Springer Verlag . Consultado el 11 de mayo de 2019 .
5. Klebig ML, Wilkinson JE, Geisler JG, Woychik RP (mayo de 1995). "La expresión ectópica del gen agouti en ratones transgénicos causa obesidad, características de diabetes tipo II y pelaje amarillo" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 92 (11): 4728–32. Código bibliográfico : 1995PNAS ... 92.4728K . doi : 10.1073 / pnas.92.11.4728 . PMC 41780 . PMID 7761391 .  
6. Gunn, Teresa M .; Miller, Kimberly A .; Él, Lin; Hyman, Richard W .; Davis, Ronald W .; Azarani, Arezou; Schlossman, Stuart F .; Duke-Cohan, Jonathan S .; Barsh, Gregory S. (1999). "El locus de caoba de ratón codifica una forma transmembrana de atracción humana". Naturaleza . 398 (6723): 152-156. Código Bibliográfico : 1999Natur.398..152G . doi : 10.1038 / 18217 . PMID 10086356 . S2CID 4371433 .  
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Otras lecturas

• Millar SE, Miller MW, Stevens ME, Barsh GS (octubre de 1995). "Los estudios de expresión y transgénicos del gen agutí de ratón proporcionan información sobre los mecanismos por los que se generan los patrones de color del pelaje de los mamíferos". Desarrollo . 121 (10): 3223–32. doi : 10.1242 / dev.121.10.3223 . PMID  7588057 .