Discussion
Kit-geeni koodaa immunoglobuliinigeeniperheeseen kuuluvaa solupinnan reseptoria, c-Kitiä (molekyylipaino 145-160 kd), jonka sytoplasmisessa osassa on tyrosiinikinaasiaktiivisuus. c-Kitin vuorovaikutus sen ligandin, terästekijän, kanssa johtaa reseptorin dimerisaatioon, kinaasiaktivaatioon ja sytoplasman proteiinien tyrosiinifosforylaatioon. c-Kit-geeni ilmentyy melanosyyteissä, gametosyyteissä, syöttösoluissa, hematopoieettisissa kantasoluissa ja Cajalin interstitiaalisissa soluissa. Siten Kit-tyrosiinikinaasikalvoreseptori on välttämätön melanogeneesille, gametogeneesille ja hematopoieesille alkionkehityksen ja postnataalisen elämän aikana.
c-Kit ekspressoituu melanoblasteissa melanogeneesin aikana siitä lähtien, kun ne lähtevät neuraalisesta rungosta. Ekspressio jatkuu alkionkehityksen aikana . Se ilmentyy myös postnataalisten eläinten melanosyyteissä. Näin ollen hiiren Kit-geenin mutaatiot ilmenevät dominoivana valkoisena läiskänä (W). Kit-geenin lisäksi useat muut geenit, kuten Pax3, Mitf ja Sox10, voivat myös olla osallisina valkoisen laikun fenotyypissä. Näiden geenien mutaatiot liittyvät melanosyyttien kehityshäiriöihin. W-mutaatiot joko muuttavat Kit-reseptorin tyrosiinikinaasin koodaussekvenssiä, jolloin reseptorin kinaasiaktiivisuus on heikentynyt, tai vaikuttavat Kitin ilmentymiseen. Kitin ilmentymiseen vaikuttavat W-mutaatiot sijaitsevat usein säätelysekvenssissä. Esimerkiksi KitW-57J-alleeli vaikuttaa Kitin ilmentymisen ajalliseen ja alueelliseen malliin, joten KitW-57J/KitW-57J-hiirillä on epäsäännöllinen täpläkaistale, niiden jaloista ja hännästä puuttuu pigmentaatio, ja niillä on päähän syntynyt mustelma. KitW-57J-alleelissa on 80 kb:n deletio, joka sijaitsee Kitiä koodaavan sekvenssin 5′-päässä. Myös KitW-bd- ja KitW-sh-alleelit vaikuttavat Kitin ilmentymismalliin kehitysvaiheessa, ja sekä KitW-bd/+- että KitW-sh/+-hiirillä on valkoinen kaistale vartalon alueella , . Molemmat alleelit liittyvät Kit-geenin 5′-alueella sijaitsevaan genomiseen inversioon . Nämä havainnot viittaavat siihen, että Kitin ilmentymisen säätelyhäiriö vaikuttaa melanoblastien kehitykseen ja siten valkoiset läiskät ilmenevät mutanttihiirissä.
Havaitsimme ERV-sekvenssin insertion rotan Kit-geenin introniin 1. ERV-sekvenssit ovat syntyneet sekä muinaisista että nykyaikaisista eksogeenisten retrovirusten infektioista, jotka ovat menestyksekkäästi kolonisoineet isäntänsä ituradan . ERV:n insertio häiritsee isännän proteiineja koodaavia geenejä tai muuttaa geeniekspressiota vaikuttamalla splikointiin tai antamalla uusia signaaleja transkription käynnistämiseen, säätelyyn tai lopettamiseen . Ensimmäisen intronin ERV-insertiot antisense-suuntautuneina johtavat pieniin ja alhaisempiin transkripteihin tai poikkeavaan splikointiin hiirimutaatioissa. Näin ollen katsomme, että ERV-insertio, jonka löysimme hooded-alleelista, voi aiheuttaa Kit-ekspression säätelyhäiriön ja siten aiheuttaa spesifisen hooded-kuvion.
Havaitsimme myös yksinäisen LTR-sekvenssin irlantilaisesta alleelista. Hiirillä on tiedetty, että sisäinen ERV-sekvenssi poistuu homologisen rekombinaation kautta 5′- ja 3′-LTR:n väliltä siten, että jäljelle jää yksinäinen LTR . Tällainen poisto kääntää mutanttisen fenotyypin villityyppiseksi tai toisinaan heikentää mutanttista fenotyyppiä. Jälkimmäinen tapaus on havaittavissa hiiren ei-agoutin (a) muuttuessa mustaruskeaksi (at) tai valkokaulaiseksi agoutiksi (Aw). a-insertio koostuu 5,5 kilotavun pituisesta VL30-elementistä, johon on sisäisesti sisällytetty 5,5 kilotavun lisäsekvenssi; tätä sisäistä sekvenssiä reunustavat 526 kilotavun pituiset suorat toistot. Homologinen rekombinaatio, jossa käytetään 526-bp:n suoria toistoja, tuottaa at-alleelin, joka sisältää vain VL30-elementin ja yhden sisäisen 526-bp:n toiston. Homologinen rekombinaatio, jossa käytetään VL30 LTR:ää, tuottaa Aw-alleelin, joka sisältää vain yksittäisen LV30 LTR:n. Rotan irlantilainen (hi) aiheuttaa valkoisen pisteen vatsaan etujalkojen väliin ja taakse. Näin ollen päättelemme, että myös irlantilaisen alleelin yksinäinen LTR on saattanut syntyä rotan ERV:n 5′- ja 3′-LTR:ien välisellä homologisella rekombinaatiolla, joka on inserttinä hupullisessa alleelissa, ja että irlantilainen alleeli on hupullisen alleelin osittainen revertantti jäljelle jääneen yksinäisen LTR:n vuoksi.
Turkin värivaihteluilla on historiallisesti ollut tärkeä rooli geneettisissä tutkimuksissa, joissa on pyritty ymmärtämään periytymisen perusperiaatteita. Näin ollen värimuunnosten aiheuttajamutaation tunnistaminen ja sen jälkeen niiden kartoittaminen olemassa olevien kantojen osalta antaa tietoa turkinvärimutaatioiden alkuperästä. Koska turkin värivaihtelut havaittiin jo rotan kotiuttamisen alkuvaiheessa, tällainen molekyyligeneettinen lähestymistapa voisi antaa uutta tietoa laboratoriorottakantojen perustamisesta. Tässä tutkimuksessa keskityimme rotan vanhimpiin värimuunnoksiin, albiino- ja huppumutaatioihin.
Keräsimme kudoksia tai DNA:ta rottakannoista eri puolilta maailmaa kattaaksemme kaikki mahdolliset albiino- tai huppumutaatiot, joita laboratoriorottakannoissa vielä esiintyy. Näyttää siis hyvin todennäköiseltä, että kaikilla tähän mennessä kehitetyillä albiinoilla laboratoriorottakannoilla on vain yksi yhteinen mutaatio: 299His Tyr-geenissä. Useimmat nykyiset albiinorottakannat ovat peräisin Wistar-instituutin albiinokannoista tai -kannoista tai Wistar-albiinorottien ja muiden rottien, myös villirottien, välisistä risteytyksistä. Muut albiinorotat eivät ole peräisin suoraan Wistar-instituutista (taulukko S1). DON-kannat, Iharan rotankannat ja TO-kannat perustettiin Japanissa, F344-kannat ja HTX-kanta Yhdysvalloissa ja Yagilin rotankannat Israelissa. Niissä on myös sama Tyr-mutaatio. Nämä havainnot viittaavat siihen, että kaikkien albiinorottien perinnöllisyys voidaan jäljittää yhteen rottaan, jolla on albiinomutaatio.
Havaitsimme lisäksi, että kaikilla tutkimillamme albiinokannoilla on poikkeuksetta yhteinen 7098-bp ERV-insertio Kit-geenissä. Donaldsonin mukaan ennen Wistar-albiinokannan perustamista on täytynyt olla sekä albiino- että huppukantoja. Kun otetaan huomioon albiino- ja huppumutaatioiden yhtenäiset genotyypit albiinorottakannoissa, ehdotamme kahta mahdollista skenaariota albiino- ja huppukantojen perustamiselle. Todennäköisin on, että albiinomutaatio on esiintynyt hupullisen kannan rotassa. Kyseisestä pesäkkeestä löydettiin ensimmäiset albiinorotat, joita käytettiin albiinorottien perustajina. Osa albiinorotista tuotiin Wistar-instituuttiin ja osaa käytettiin Wistarista riippumattomien albiinokantojen kehittämiseen (kuva 4). Toinen skenaario on, että albiinorottakannat oli kehitetty huppukannoista riippumatta, ja myöhemmin albiino- ja huppukannat risteytyivät keskenään. Tämän risteytyksen tuloksena syntyneissä kannoissa on täytynyt esiintyä albiinorotteja, jotka kantavat joko huputettua (h) tai omaa (H) alleelia. Tässä tutkimuksessa saatujen todisteiden perusteella albiinorotat, joilla oli tietty genotyyppi (h/h, c/c), valittiin ”sattumalta” ja niitä käytettiin albiinorottakannan perustamiseen. Tällainen vastaperustettu albiinokanta tuotiin Wistar-instituuttiin, ja joitakin rottia käytettiin Wistarista riippumattomien albiinokantojen kehittämiseen (kuva 4). Koska tutkimuksessamme ei havaittu yhtään albiinorottia, jossa ei olisi ollut hupullinen ERV-insertio, toinen skenaario vaikuttaa hyvin epätodennäköiseltä ja on luonteeltaan vain hypoteettinen. Siksi on hyvin todennäköistä, että huppukanta oli kehitetty aikaisemmin kuin albiinokannat ja rotta-albiinon missense-mutaatio esiintyi yhdessä huppurotissa.
- PowerPoint-dia
- suurempi kuva
- alkuperäinen kuva
Skenaario 1: Rotan albiino- (299His) mutaatio esiintyi huppurottikantaan (piebald) kuuluvassa rotassa. Kannasta perustettiin albiinokanta. Sitten ne tuotiin Wistar-instituuttiin ja joitakin albiinorotteja käytettiin Wistarista riippumattomien kantojen perustamiseen. Skenaario 2: Albiinokanta, joka voidaan jäljittää 299His-mutaatiota kantavaan albiinorottiin, ja hupullinen (piebald) kanta perustettiin itsenäisesti. Albiino- ja hooded-kantojen välillä tapahtui risteytymistä. Tämän risteytyksen tuloksena syntyneissä kannoissa on oltava albiinorotteja, jotka kantavat joko hooded (h) tai self (H) -alleelia. Tietyn genotyypin (h/h, c/c) omaavat albiinorotat valittiin ”sattumalta” ja niitä käytettiin albiinorottakannan perustamiseen. Tällainen vastaperustettu albiinokanta tuotiin Wistar-instituuttiin, ja joitakin siitä peräisin olevia rottia käytettiin Wistarista riippumattomien albiinokantojen kehittämiseen.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043059.g004