Se ha descubierto que la base genética del color del pelaje en el Labrador Retriever depende de varios genes distintos . La interacción entre estos genes se utiliza ampliamente como ejemplo de epistasis .
Fondo
Los Labrador Retrievers son una raza de perro popular en muchos países. Hay tres colores reconocidos , negro, chocolate y amarillo, [1] que resultan de la interacción entre los genes que dirigen la producción y expresión de dos pigmentos , eumelanina ( pigmento marrón o negro) y feomelanina (pigmento amarillo a rojo), en el pelaje y piel del perro. Los colores reconocidos se deben a dos genes, mientras que un tercer gen afecta el rango de coloración observado dentro del labrador amarillo. Estos genes individuales no actúan independientemente unos de otros, y su interacción para afectar el rasgo del color del pelaje se usa para demostrar el principio genético de la epistasis , donde múltiples genes reaccionan sinérgicamente para afectar un rasgo único. [2]
La genética de la coloración de los mamíferos se ha estudiado en detalle y se han identificado mecanismos similares en muchas especies. Por esta razón, gran parte de los primeros trabajos sobre la coloración de los perros en general y de los labradores en particular se han basado en gran medida en la analogía con los rasgos caracterizados en ratones y otros mamíferos. [3] Los estudios genéticos iniciales del color del pelaje en perros publicados en la década de 1950 concluyeron que había dos genes principales involucrados, uno que distingue a los negros de los marrones y el otro a los negros de los rojos y amarillos. [4] [5] [6] Un estudio de 1977 que utilizó cruces dentro de una población de labradores de raza pura mostró la participación de dos genes específicos en la producción de los tres colores principales del pelaje de los labradores y describió la genética subyacente de estas variedades de color. [7]
Genes para la coloración negra, chocolate y amarilla
Color de eumelanina
Los tres colores reconocidos de los Labrador Retrievers son el resultado de diferencias en dos loci genéticos que afectan la expresión del pigmento. El primero de ellos afecta el color del pigmento oscuro, la eumelanina, y se denomina locus B (marrón). La variación que muestra este locus se observa en muchos mamíferos, lo que refleja una llamada " dilución ", un aclaramiento, de la eumelanina negra a un color marrón. La investigación genética inicial excluyó un papel del receptor de melanocortina 1 y el locus Agouti como causa del rasgo de dilución negra en perros. [8] En cambio, se descubrió que TYRP1 (proteína 1 relacionada con la tirosinasa) era la responsable. [6] Esta enzima se localiza en los melanosomas , los orgánulos celulares que producen y almacenan los pigmentos, y sirve para catalizar la oxidación de los precursores de la eumelanina. [3]
En perros, se han identificado tres mutaciones en el gen TYRP1, una que resulta en un truncamiento de la proteína, las otras dos que conducen a una deleción de aminoácidos o una sustitución de un solo aminoácido en la secuencia de la proteína. Todas estas mutaciones se encuentran en toda la gama de perros y, por lo tanto, se cree que han precedido a la divergencia de razas distintas, y las tres se encuentran dentro de los labradores perdigueros. [6] Cada una de las mutaciones parece eliminar o reducir significativamente la actividad enzimática, y los fenotipos de coloración (los rasgos visibles) producidos por las tres mutaciones son indistinguibles. [3]
Estos representan mutaciones recesivas en el gen TYRP1, y dado que los mamíferos tienen dos copias de cada gen, una de cada padre, un animal con al menos una copia de la proteína TYRP1 en pleno funcionamiento (representada como 'B') mostrará el rasgo dominante , pigmentación negra, mientras que para mostrar pigmentación marrón, ambas copias de este gen deben ser alelos mutantes (representados colectivamente como 'b'). Por tanto, un perro con los genotipos BB o Bb expresará eumelanina negra, mientras que la eumelanina marrón se verá en perros con el genotipo bb. [1]
Distribución de eumelanina
Un segundo gen afecta si estos pigmentos de eumelanina se expresarán en el pelaje o únicamente en la piel. Llamado rasgo de 'extensión' (E), está dirigido por el receptor de melanocortina 1 (MC1R). Este receptor envía señales a la célula productora de pigmento en respuesta a las melanocortinas y da como resultado la deposición de eumelanina en el cabello. Se ha demostrado que las mutaciones en esta proteína están involucradas en fenotipos de color pálido o rojo en una variedad de especies, incluidos humanos, caballos, cerdos, ganado, ratones, lobos marinos, mamuts y el oso Kermode , así como la coloración en lagartijas de cola látigo. [9]
En la mayoría de los perros, la actividad de MC1R está modulada por dos moléculas de señalización, un represor que es un producto del gen Agouti (locus A) y un activador, β-Defensin 103 ( CBD103 ), recientemente llamado locus K. En los labradores, una versión mutada altamente activa del gen K, (K B ) es invariante , produciendo una distribución uniforme de eumelanina independiente del genotipo Agouti y dejando diferencias en MC1R para mediar la única variabilidad de esta vía de señalización. [10] [11] [12]
Una mutación recesiva en este gen E trunca la proteína, produciendo un receptor no funcional incapaz de dirigir la deposición de eumelanina en el pelaje. [13] Entre los perros, esta mutación es exclusiva de los Labrador Retrievers amarillos y Golden Retrievers y se cree que surgió en la población de retriever antes de que estas razas individuales se volvieran distintas. También se ha encontrado que la mutación exacta subyace a la coloración de los coyotes blancos que se encuentran alrededor de Terranova, habiendo aparentemente pasado a esa población a través del cruzamiento con un Golden Retriever. [14]
Al igual que con el locus B, la presencia de una única copia del gen del receptor funcional ('E') dará como resultado el fenotipo dominante: presencia de eumelanina en el pelaje. Si ambas copias de este gen son la variante mutada recesiva ('e'), el perro no tendrá eumelanina en su pelaje. Tal perro aparecerá de color amarillo, con eumelanina evidente solo en la piel de la nariz, los labios, el borde de los ojos y las almohadillas de las patas, de un color determinado por el locus B. [7] Una variante del alelo funcional MC1R que produce una 'máscara' facial en otras razas de perros (E m ) también está presente en los labradores, pero dado que el color de la máscara está determinado por el locus B, en los labradores la máscara que produce este gen es indistinguible del color general del pelaje. [15]
Interacciones del gen de la eumelanina
La interacción entre estos dos genes determina el color de un Labrador Retriever y se usa ampliamente como ejemplo de epistasis. Si un perro posee el fenotipo dominante para el alelo de extensión (genotipo EE o Ee), entonces mostrará la coloración del pelaje determinada por su genotipo de locus marrón, mientras que un perro con el rasgo de extensión recesivo (ee) tendrá un pelaje amarillo con piel expuesta negra (BB, Bb) o marrón (bb). Esto da como resultado los tres colores de capa que se ven:
- Los labradores negros pueden tener cualquier genotipo con al menos un alelo dominante en los loci B y E: BBEE , BBEe , BbEE o BbEe .
- Los labradores chocolate tendrán un genotipo con al menos un alelo E dominante, pero solo deben tener alelos b recesivos: bbEE y bbEe .
- Los labradores amarillos con pigmento de piel negro tendrán un alelo B dominante pero deben tener alelos e recesivos: BBee o Bbee .
- Los labradores amarillos con pigmento pálido o chocolate, o una ausencia de pigmento de la piel, solo pueden tener alelos recesivos en ambos loci: bbee . Estos perros a menudo se conocen como Dudleys y están descalificados en la exhibición, aunque son elegibles para el registro según los estándares actuales. [1] Las disminuciones relacionadas con el envejecimiento en la producción de eumelanina pueden hacer que la piel expuesta en un Labrador con pigmentación de piel negra comience a parecer más clara, pero los perros Dudley tienen esta coloración durante toda su vida.
Estos genes se agrupan de forma independiente, por lo que un solo cruce genético que involucra a dos labradores negros, cada uno con un alelo recesivo tanto en el locus B como en el E (BbEe) tiene el potencial de producir todas las combinaciones de colores posibles, mientras que los cruces que involucran perros de chocolate nunca pueden producir negro (no hay alelo B dominante en ninguno de los padres) pero puede dar lugar al amarillo. Los labradores amarillos se reproducirán fielmente con respecto al color de la piel, pero aquellos con piel negra pueden potencialmente producir un Dudley. Los dudleys se reproducen bien tanto para el pelaje como para la piel. La capacidad del locus E para anular el color del pelaje dirigido por el locus B es un ejemplo clásico de epistasis, donde múltiples loci genéticos afectan el mismo rasgo observado. [2]
En un estudio de labradores retriever en el Reino Unido, se encontró que los labradores de chocolate tenían una esperanza de vida promedio más corta que los labradores negros o amarillos. También se descubrió que padecían más trastornos de la piel y del oído. Se desconoce si esto es una consecuencia directa de su genotipo de melanina, o se debe a otros genes recesivos, amplificados a través de la endogamia utilizada para propagar el fenotipo chocolate. [dieciséis]
Feomelanina en labradores amarillos
El locus E también determina si el fenotipo debido al tercer locus genético que afecta el color del pelaje será evidente. Se reconoce que este locus afecta el color del pelaje a través de la expresión de feomelanina, el pigmento responsable de la pigmentación roja y amarilla. Los efectos sobre la pigmentación de la feomelanina solo se observan si no hay eumelanina expresada en el pelaje; de lo contrario, la eumelanina oscura enmascarará cualquier feomelanina presente. Por lo tanto, estas diferencias son visibles solo en labradores amarillos, que como resultado varían en color desde crema claro hasta rojo cobre.
Durante mucho tiempo se pensó que el locus genético de este rasgo era el mismo que se observa en la regulación de la feomelanina en otros mamíferos, posteriormente identificados como tirosinasa . Esta enzima produce tanto eumelanina como feomelanina, y cuando se somete a una mutación knockout produce albinismo . Una mutación menos extrema del mismo gen de la tirosinasa, el llamado rasgo de Chinchilla , produce una dilución que afecta selectivamente a la feomelanina sola, similar al fenotipo observado en los labradores amarillos. [3] Así, al igual que con la dilución de feomelanina relacionada con Chinchilla en otras especies, este rasgo en los labradores amarillos ha sido representado por la letra C. Sin embargo, el análisis genético de la herencia del color del pelaje en los labradores amarillos ha demostrado que el locus responsable es completamente distinto del rasgo de Chinchilla del gen de la tirosinasa, y del mismo modo es distinto del SLC45A2 , [17] el llamado gen crema responsable de la dilución de la feomelanina en los caballos de ante, palomino y cremello y también de la ausencia de feomelanina en el tigre blanco , [18] mientras que una mutación en SLC7A11 que causa la dilución de feomelanina en ratones no se encontró en una encuesta de perros de color crema. [19] El gen responsable de la variación de color dentro del Labrador amarillo permanece sin identificar, [17] pero la variación que causa se reconoce formalmente como parte del espectro de pigmentación normal visto dentro de la raza. Se observa un patrón de dominancia incompleta : los individuos con dos copias del alelo más activo (CC) serían los más oscuros, los que tengan una copia de cada (Cc) serían intermedios y los que tengan dos copias de la versión de menor expresión ( cc) sería el más ligero. [1]
El gen diluido en el Labrador Retriever
El American Kennel Club (AKC) y otros clubes caninos de todo el mundo reconocen tres colores de pelaje en el Labrador: negro, amarillo y chocolate. [5] En los últimos años, otros colores se han vuelto más prominentes en la raza a través del cruzamiento con otras razas. Los criadores se refieren a estos colores como 'plateado', 'carbón vegetal' y 'champán'. Estos perros suelen tener un brillo metálico en el pelo. Estas son descalificaciones de conformación dentro de la raza y están relacionadas con una enfermedad de la piel conocida como alopecia por dilución del color. El gen que afecta esta variación de color en todas las razas de perros es el locus recesivo de "dilución" (D). Es posible que cada uno de los genotipos de color estándar se diluya si el perro porta dos copias del alelo diluido recesivo, dd. Los perros que portan al menos una D no tendrán un pelaje diluido. Si se cruzan dos perros portadores del genotipo Dd, se podría producir una descendencia diluida. [20] Los estudios han relacionado el rasgo diluido con una mutación en el gen de la melanofilina (MLPH). [21] [22] [23] [24]
El factor de dilución no era originalmente una parte visible de la genética de los Labrador Retrievers y, por lo tanto, la controversia rodea el tema. [25] La nueva pigmentación puede surgir a través de rasgos recesivos enmascarados durante mucho tiempo que se destacan mediante la endogamia para seleccionar otros rasgos, a través de la exogamia no revelada con otras razas para introducir rasgos nuevos o mediante mutación espontánea. Hay muchos criadores en los Estados Unidos que se especializan en criar estos labradores diluidos. El estándar para Labrador Retriever no incluye colores de dilución y estipula que cualquier dilución es una descalificación de raza, aunque el American Kennel Club registrará laboratorios de raza pura que sean de color diluido bajo los colores negro, amarillo o chocolate. [26] El Labrador Retriever Club, Inc. afirma que no existe un gen de plata en los Labrador Retriever de raza pura. [27] Sin embargo, el American Kennel Club ha mantenido que su registro se basa en la paternidad, no en el color.
Mosaicos y otras "marcas erróneas"
Se ha descrito al menos un ejemplo de mosaico de pigmentación de Labrador Retriever . [28] Este perro macho exhibía manchas negras y amarillas aleatorias pero distintas en todo su pelaje. Fue el resultado de una hembra negra heterocigota para amarillo (B_Ee) cruzada con un macho amarillo (B_ee), y fue apareado con labradores de cada uno de los colores reconocidos. Los cachorros resultantes fueron todos consistentes con el patrón de herencia de un labrador amarillo con pigmento negro. La causa más probable fue una mutación somática temprana en el desarrollo o una fusión entre dos cigotos que dejó algunas células con genética capaz de producir pelaje oscuro, y otras, incluidas las células reproductoras, incapaces de hacerlo.
Otras "marcas erróneas" como el atigrado, los puntos bronceados, las manchas blancas y los anillos alrededor de las colas no son infrecuentes en los labradores. Cada una de estas condiciones tiene varias causas subyacentes tanto genéticas como ambientales.
Ver también
- Genética del pelaje del perro
Referencias
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