Discusión
El gen Kit codifica un receptor de la superficie celular, c-Kit, (peso molecular 145-160 kd) que pertenece a la familia de genes de las inmunoglobulinas y lleva una actividad tirosina quinasa intrínseca en su porción citoplasmática. La interacción de c-Kit con su ligando, el factor de acero, conduce a la dimerización del receptor, la activación de la cinasa y la fosforilación de la tirosina de las proteínas citoplasmáticas. El gen c-Kit se expresa en melanocitos, gametocitos, mastocitos, células madre hematopoyéticas y células intersticiales de Cajal. Así, el receptor de membrana de la tirosina quinasa Kit es esencial para la melanogénesis, la gametogénesis y la hematopoyesis durante el desarrollo embrionario y la vida postnatal.
c-Kit se expresa en los melanoblastos durante la melanogénesis a partir del momento en que salen de la cresta neural. La expresión continúa durante el desarrollo embrionario . También se expresa en los melanocitos de los animales postnatales. Así, las mutaciones del gen Kit murino se manifiestan como una mancha blanca dominante (W). Además del gen Kit, otros genes, como Pax3, Mitf y Sox10, podrían estar implicados en el fenotipo de las manchas blancas. Las mutaciones en estos genes están relacionadas con defectos en el desarrollo de los melanocitos. Las mutaciones en W alteran la secuencia de codificación del receptor de tirosina quinasa Kit, dando lugar a un receptor con una actividad quinasa deteriorada, o bien afectan a la expresión de Kit. Las mutaciones W que afectan a la expresión de Kit suelen estar localizadas en la secuencia reguladora. Por ejemplo, el alelo KitW-57J afecta al patrón temporal y espacial de la expresión de Kit, de modo que los ratones KitW-57J/KitW-57J tienen una banda irregular de manchas, carecen de pigmentación en las patas y la cola, y tienen una mancha en la cabeza. El alelo KitW-57J comprende una deleción de 80 kb situada en el extremo 5′ de la secuencia codificadora de Kit . Los alelos KitW-bd y KitW-sh también afectan al patrón de expresión de Kit durante la etapa de desarrollo y los ratones KitW-bd/+ y KitW-sh/+ muestran una banda blanca en la región del tronco , . Ambos alelos están asociados a una inversión genómica localizada en la región 5′ del gen Kit . Estos hallazgos indican que la desregulación de la expresión de Kit afecta al desarrollo de los melanoblastos y por ello aparece la mancha blanca en los ratones mutantes.
Hemos encontrado la inserción de la secuencia ERV en el intrón 1 del gen Kit de rata. Las secuencias ERV han sido el resultado de infecciones antiguas y modernas de retrovirus exógenos, que han colonizado con éxito la línea germinal de su huésped . La inserción del ERV interrumpe los genes codificadores de proteínas del huésped o altera la expresión de los genes afectando al splicing o proporcionando nuevas señales para el inicio, la regulación o la terminación de la transcripción . Las inserciones del ERV en el primer intrón con orientación antisentido conducen a un nivel pequeño y bajo de transcripciones , o a un splicing aberrante , en los mutantes de ratón. Por lo tanto, consideramos que la inserción ERV que encontramos en el alelo encapuchado puede provocar la desregulación de la expresión del Kit y por lo tanto causa el patrón específico encapuchado.
También encontramos la secuencia LTR solitaria en el alelo irlandés. En los ratones, se sabe que la secuencia interna del ERV se elimina a través de la recombinación homóloga entre los LTRs 5′ y 3′, de modo que queda un LTR solitario. Esta supresión revierte el fenotipo mutante al tipo salvaje o, en ocasiones, atenúa el fenotipo mutante. Este último caso se da en la reversión del ratón no agutí (a) al agutí negro y moreno (at) o al agutí de vientre blanco (Aw). La inserción a consiste en un elemento VL30 de 5,5 kb que ha incorporado internamente 5,5 kb de secuencia adicional; esta secuencia interna está flanqueada por repeticiones directas de 526 pb. La recombinación homóloga que utiliza las repeticiones directas de 526 pb genera el alelo at, que contiene sólo el elemento VL30 con una única repetición interna de 526 pb. La recombinación homóloga utilizando las LTRs VL30 genera el alelo Aw, que contiene sólo una LTR LV30 solitaria. La rata irlandesa (hi) provoca una mancha blanca en el vientre entre y detrás de las patas delanteras. Por lo tanto, concluimos que la LTR solitaria en el alelo irlandés también puede haber sido generada por recombinación homóloga entre las LTRs 5′ y 3′ de la rata ERV que se inserta en el alelo encapuchado y que el alelo irlandés es una revertante parcial del alelo encapuchado debido a la LTR solitaria residual.
Las variaciones del color del pelaje han desempeñado históricamente papeles importantes en los estudios genéticos para entender los fundamentos de la herencia. Así, la identificación de la mutación causante de las variaciones de color, seguida del estudio de las mismas en las cepas existentes, proporciona información sobre el origen de las mutaciones del color del pelaje. Dado que las variaciones en el color del pelaje se observaron en los primeros tiempos de la domesticación de la rata, este enfoque genético molecular podría aportar nuevos conocimientos sobre el establecimiento de cepas de ratas de laboratorio. En el presente estudio, nos centramos en las variaciones de color más antiguas de la rata, la albina y la encapuchada.
Recogimos tejidos o ADN de cepas de rata de todo el mundo para abarcar todas las posibles mutaciones albinas o encapuchadas que todavía están disponibles en las cepas de rata de laboratorio. Así, parece muy probable que todas las cepas de ratas de laboratorio albinas desarrolladas hasta ahora compartan una única mutación común: 299His en el gen Tyr. La mayoría de las cepas de ratas albinas existentes proceden de cepas o stocks albinos del Instituto Wistar o de cruces entre ratas albinas de Wistar y otras ratas, incluidas las salvajes. Las restantes ratas albinas no proceden directamente del Instituto Wistar (Tabla S1). Las cepas DON, las cepas de rata de Ihara y las cepas TO se establecieron en Japón, mientras que las cepas F344 y la cepa HTX se establecieron en Estados Unidos, y las cepas de rata de Yagil se establecieron en Israel. También son portadoras de la misma mutación Tyr. Estos hallazgos sugieren que la herencia de todas las ratas albinas puede remontarse a una rata con la mutación albina.
Además, descubrimos que todas las cepas albinas que examinamos comparten la inserción ERV de 7.098 pb en el gen Kit sin ninguna excepción. Según Donaldson , debe haber habido cepas albinas y encapuchadas antes del establecimiento de la cepa albina de Wistar. Dada la uniformidad de los genotipos de las mutaciones albina y encapuchada en las cepas de ratas albinas, sugerimos dos posibles escenarios para el establecimiento de las cepas albina y encapuchada. La más probable es que la mutación albina se produjera en una rata de una cepa encapuchada. A partir de esa colonia, se descubrieron las primeras ratas albinas y se utilizaron como fundadoras de ratas albinas. Algunas ratas albinas se introdujeron en el Instituto Wistar y otras se utilizaron para desarrollar cepas albinas independientes de Wistar (Fig. 4). Otra posibilidad es que las cepas de ratas albinas se hayan desarrollado independientemente de las encapuchadas y que se haya producido un cruce posterior entre las ratas albinas y las encapuchadas. En las cepas resultantes de este cruce, debe haber ratas albinas que lleven el alelo encapuchado (h) o el propio (H). Dada la evidencia proporcionada en este estudio, las ratas albinas con el genotipo particular (h/h, c/c) fueron seleccionadas «por casualidad» y utilizadas para establecer el stock de ratas albinas. Esta población albina recién establecida se introdujo en el Instituto Wistar y algunas ratas se utilizaron para el desarrollo de las poblaciones albinas independientes de Wistar (Fig. 4). Dado que nuestro estudio no pudo detectar ninguna rata albina sin la inserción del ERV en la capucha, el segundo escenario parece muy improbable y es sólo de naturaleza hipotética. Por lo tanto, es muy probable que la población encapuchada se haya desarrollado antes que las cepas albinas y que la mutación de sentido erróneo de la rata albina se haya producido en una rata encapuchada.
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Escenario 1: La mutación de la rata albina (299His) se produjo en una rata del stock de ratas encapuchadas (piebald). A partir de esta población, se estableció la población albina. Luego se introdujeron en el Instituto Wistar y se utilizaron algunas ratas albinas para el establecimiento de las poblaciones independientes de Wistar. Escenario 2: La población albina que se remonta a una rata albina portadora de la mutación 299His y la población encapuchada (piebald) se establecieron de forma independiente. Se produjo un cruce entre las poblaciones albina y encapuchada. En las poblaciones resultantes de este cruce, las ratas albinas que portaban el alelo encapuchado (h) o el propio (H) debían estar presentes. Las ratas albinas con el genotipo particular (h/h, c/c) fueron seleccionadas «por azar» y utilizadas para establecer la población de ratas albinas. Este stock albino recién establecido se introdujo en el Instituto Wistar y algunas ratas de él se utilizaron para el desarrollo de los stocks albinos independientes de Wistar.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043059.g004