Diskuse
Gen Kit kóduje povrchový buněčný receptor c-Kit (molekulová hmotnost 145-160 kd), který patří do rodiny imunoglobulinových genů a ve své cytoplazmatické části nese vlastní tyrozinkinázovou aktivitu. Interakce c-Kit s jeho ligandem, ocelovým faktorem, vede k dimerizaci receptoru, aktivaci kinázy a tyrozinové fosforylaci cytoplazmatických proteinů. Gen c-Kit je exprimován na melanocytech, gametocytech, žírných buňkách, hematopoetických kmenových buňkách a intersticiálních Cajalových buňkách. Membránový receptor tyrozinkinázy Kit je tedy nezbytný pro melanogenezi, gametogenezi a hematopoézu během embryonálního vývoje a postnatálního života.
c-Kit je exprimován v melanoblastech během melanogeneze počínaje dobou, kdy opouštějí neurální hřeben. Exprese pokračuje během embryonálního vývoje . Je také exprimován v melanocytech postnatálních zvířat. Mutace myšího genu Kit se proto projevují jako dominantní bílá skvrnitost (W). Kromě genu Kit se na fenotypu bílé skvrnitosti může podílet i několik dalších genů, například Pax3, Mitf a Sox10. Mutace v těchto genech souvisejí s defekty vývoje melanocytů . Mutace W buď mění kódující sekvenci tyrozinkinázy receptoru Kit, což má za následek receptor s narušenou kinázovou aktivitou, nebo ovlivňují expresi genu Kit. Mutace W, které ovlivňují expresi genu Kit, se často nacházejí v regulační sekvenci. Například alela KitW-57J ovlivňuje časový a prostorový vzorec exprese genu Kit, takže myši KitW-57J/KitW-57J mají nepravidelný pás skvrnitosti, chybí jim pigmentace na nohou a ocase a mají skvrnitost na hlavě. Alela KitW-57J zahrnuje deleci 80 kb nacházející se na 5′ konci sekvence kódující Kit . Alely KitW-bd a KitW-sh rovněž ovlivňují vzorec exprese kitu během vývojového stadia a myši KitW-bd/+ i KitW-sh/+ vykazují bílý pruh v oblasti trupu , . Obě alely jsou spojeny s genomickou inverzí nacházející se v 5′ oblasti genu Kit . Tato zjištění naznačují, že dysregulace exprese genu Kit ovlivňuje vývoj melanoblastů, a tím se u mutantních myší objevuje bílá skvrnitost.
Zjistili jsme vložení ERV sekvence do intronu 1 potkaního genu Kit. Sekvence ERV jsou výsledkem dávných i moderních infekcí exogenními retroviry, které úspěšně kolonizovaly zárodečnou linii svého hostitele . Vložení ERV narušuje hostitelské geny kódující proteiny nebo mění genovou expresi ovlivněním sestřihu nebo poskytnutím nových signálů pro iniciaci, regulaci nebo ukončení transkripce . Vložení ERV prvního intronu s antisense orientací vede k malé a nižší úrovni transkriptů , nebo aberantnímu sestřihu , u myších mutantů. Domníváme se tedy, že inserce ERV, kterou jsme nalezli v alele hooded, může vyvolat dysregulaci exprese kitu, a tím způsobit specifický vzor hooded.
Nalezli jsme také solitérní sekvenci LTR v alele Irish. U myší je známo, že vnitřní sekvence ERV je odstraněna prostřednictvím homologní rekombinace mezi 5′ a 3′ LTR, takže zůstává solitární LTR . Taková delece zvrátí mutantní fenotyp na divoký typ nebo příležitostně mutantní fenotyp zeslabí. Druhý případ se vyskytuje u reverze myšího nonagoutiho (a) na černopáleného (at) nebo bělobřichého agoutiho (Aw). Inserce a se skládá z 5,5 kb elementu VL30, který má uvnitř včleněno 5,5 kb další sekvence; tato vnitřní sekvence je obklopena přímými repeticemi o délce 526 bp. Homologní rekombinací využívající 526bp přímé repetice vzniká alela at, která obsahuje pouze element VL30 s jednou vnitřní 526bp repeticí. Homologní rekombinace využívající LTR VL30 vytváří alelu Aw, která obsahuje pouze osamocený LTR LV30 . Potkan irský (hi) způsobuje bílou skvrnu na břiše mezi a za předníma nohama. Proto jsme dospěli k závěru, že osamocená LTR v alele Irish mohla být také vytvořena homologní rekombinací mezi 5′ a 3′ LTR krysího ERV, který je vložen do alely hooded, a že alela Irish je částečným revertantem alely hooded v důsledku zbytkové osamocené LTR.
Varianty zbarvení srsti hrály v minulosti důležitou roli v genetických studiích pro pochopení základů dědičnosti. Identifikace příčinné mutace barevných variací s následným průzkumem u existujících kmenů tak poskytuje poznatky o původu barevných mutací srsti. Vzhledem k tomu, že odchylky ve zbarvení srsti byly zaznamenány již v počátcích domestikace potkana, mohl by takový molekulárně genetický přístup poskytnout nové poznatky o vzniku kmenů laboratorních potkanů. V této studii jsme se zaměřili na nejstarší barevné variace potkana, albínskou a kapucínskou.
Sbírali jsme tkáně nebo DNA kmenů potkanů z celého světa, abychom pokryli všechny možné albínské nebo kapucínské mutace, které jsou dosud k dispozici u kmenů laboratorních potkanů. Zdá se tedy velmi pravděpodobné, že všechny dosud vyvinuté albinotické kmeny laboratorních potkanů mají pouze jednu společnou mutaci: 299His v genu Tyr. Většina existujících albinotických kmenů potkanů pochází z albinotických kmenů nebo kmenů Wistarského institutu nebo z křížení Wistarských albinotických potkanů s jinými potkany včetně divokých potkanů. Zbývající albinotičtí potkani nebyli odvozeni přímo z Wistar Institute (tabulka S1). Kmeny DON, Ihara’s rat a TO byly založeny v Japonsku, zatímco kmeny F344 a HTX byly založeny v USA a Yagilovy kmeny potkanů byly založeny v Izraeli. Jsou rovněž nositeli stejné mutace Tyr. Tato zjištění naznačují, že dědičnost všech albínských potkanů lze vysledovat až k jednomu potkanovi s albínskou mutací.
Dále jsme zjistili, že všechny zkoumané albínské kmeny bez výjimky sdílejí 7 098-bp ERV inserci v genu Kit. Podle Donaldsona , před založením albinotického kmene Wistar musely existovat jak albinotické, tak kapucínské kmeny. Vzhledem k jednotným genotypům pro albínské a kapucínské mutace u albínských kmenů potkanů navrhujeme dva možné scénáře vzniku albínských a kapucínských kmenů. Nejpravděpodobnější je, že albínská mutace vznikla u potkana z kmene s kapucí. Z této kolonie byli objeveni první albíni, kteří byli použiti jako zakladatelé albinotických potkanů. Někteří albínští potkani byli zavedeni do Wistarského institutu a někteří byli použiti pro vývoj albínských populací nezávislých na Wistaru (obr. 4). Dalším scénářem je, že kmeny albínských potkanů byly vyvinuty nezávisle na kmenech kapucínů a následně došlo ke křížení mezi kmeny albínů a kapucínů. Ve výsledných křížencích tohoto křížení se museli vyskytovat albinotičtí potkani, kteří nesli buď alelu hooded (h), nebo alelu self (H). Vzhledem k důkazům poskytnutým v této studii byli albínští potkani s konkrétním genotypem (h/h, c/c) „náhodně“ vybráni a použiti k založení populace albínských potkanů. Takto nově založená populace albinotických potkanů byla zavedena do Wistar Institute a část potkanů byla použita pro vývoj populace albinotických potkanů nezávislých na Wistaru (obr. 4). Vzhledem k tomu, že náš průzkum nezjistil žádného albínského potkana bez kapucínské vložky ERV, jeví se druhý scénář jako velmi nepravděpodobný a má pouze hypotetický charakter. Proto je velmi pravděpodobné, že kmen s kapucí byl vyvinut dříve než kmeny albínů a missense mutace albínů se vyskytla u jednoho potkana s kapucí.
- Prezentace PowerPoint
- větší obrázek
- původní obrázek
Scénář 1: Mutace potkana albína (299His) se vyskytla u potkana z kmene potkanů kapucínů (piebald). Z této populace byla vytvořena populace albínů. Poté byly zavedeny do Wistarského institutu a část albinotických potkanů byla použita pro založení populace nezávislé na Wistaru. Scénář 2: Nezávisle na sobě byly založeny populace albinotických potkanů, které lze vysledovat až k albínskému potkanovi, který nesl mutaci 299His, a populace kapucínských (piebald) potkanů. Mezi albínskou a kapucínskou populací došlo ke křížení. Ve výsledné populaci tohoto křížení musí být přítomni albíni, kteří nesou buď alelu hooded (h) nebo self (H). Albinotičtí potkani s konkrétním genotypem (h/h, c/c) byli „náhodně“ vybráni a použiti k založení populace albinotických potkanů. Takto nově založená populace albínů byla zavedena do Wistarského institutu a část potkanů z ní byla použita pro vývoj populace albínů nezávislých na Wistaru.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043059.g004
.