Discussion
Le gène Kit code pour un récepteur de surface cellulaire, c-Kit, (poids moléculaire 145-160 kd) qui appartient à la famille des gènes d’immunoglobuline et porte une activité tyrosine kinase intrinsèque dans sa partie cytoplasmique. L’interaction de c-Kit avec son ligand, le facteur acier, entraîne la dimérisation du récepteur, l’activation de la kinase et la phosphorylation de la tyrosine des protéines cytoplasmiques. Le gène c-Kit est exprimé sur les mélanocytes, les gamétocytes, les mastocytes, les cellules souches hématopoïétiques et les cellules interstitielles de Cajal. Ainsi, le récepteur membranaire tyrosine kinase Kit est essentiel pour la mélanogenèse, la gamétogenèse et l’hématopoïèse pendant le développement embryonnaire et la vie postnatale.
c-Kit est exprimé dans les mélanoblastes pendant la mélanogenèse à partir du moment où ils quittent la crête neurale. L’expression se poursuit au cours du développement embryonnaire . Elle est également exprimée dans les mélanocytes des animaux postnatals. Ainsi, les mutations du gène Kit murin se manifestent par une tache blanche dominante (W). En plus du gène Kit, plusieurs autres gènes, tels que Pax3, Mitf et Sox10, pourraient également être impliqués dans le phénotype de la tache blanche. Les mutations dans ces gènes sont liées à des défauts de développement des mélanocytes . Les mutations W modifient la séquence codante de la tyrosine kinase du récepteur Kit, entraînant un récepteur dont l’activité kinase est altérée, ou affectent l’expression de Kit. Les mutations W qui affectent l’expression de Kit sont souvent situées dans la séquence régulatrice. Par exemple, l’allèle KitW-57J affecte le schéma temporel et spatial de l’expression de Kit, de sorte que les souris KitW-57J/KitW-57J présentent une bande irrégulière de taches, une absence de pigmentation des pattes et de la queue et une tache sur la tête. L’allèle KitW-57J comprend une délétion de 80 kb située à l’extrémité 5′ de la séquence codant pour Kit . Les allèles KitW-bd et KitW-sh affectent également le modèle d’expression de Kit pendant le stade de développement et les souris KitW-bd/+ et KitW-sh/+ présentent une bande blanche dans la région du tronc, . Les deux allèles sont associés à une inversion génomique située dans la région 5′ du gène Kit . Ces résultats indiquent que la dysrégulation de l’expression de Kit affecte le développement des mélanoblastes et ainsi la tache blanche apparaît chez les souris mutantes.
Nous avons trouvé l’insertion de la séquence ERV dans l’intron 1 du gène Kit du rat. Les séquences ERV ont résulté d’infections anciennes et modernes de rétrovirus exogènes, qui ont colonisé avec succès la lignée germinale de leur hôte . L’insertion du VRE perturbe les gènes codant pour les protéines de l’hôte ou modifie l’expression des gènes en affectant l’épissage ou en fournissant de nouveaux signaux pour l’initiation, la régulation ou la terminaison de la transcription. Les insertions ERV du premier intron avec une orientation antisens conduisent à un niveau de transcription faible et inférieur, ou à un épissage aberrant, chez les mutants de souris. Ainsi, nous considérons que l’insertion ERV que nous avons trouvée dans l’allèle capoté peut provoquer la dérégulation de l’expression du Kit et provoque ainsi le motif spécifique capoté.
Nous avons également trouvé la séquence LTR solitaire dans l’allèle irlandais. Chez la souris, il est connu que la séquence ERV interne est supprimée par recombinaison homologue entre les 5′ et 3′ LTR de sorte qu’un LTR solitaire est laissé derrière . Une telle délétion inverse le phénotype mutant vers le type sauvage ou, occasionnellement, atténue le phénotype mutant. Ce dernier cas se retrouve dans la réversion du nonagouti (a) de la souris en agouti noir et feu (at) ou en agouti à ventre blanc (Aw). L’insertion a consiste en un élément VL30 de 5,5 kb qui a incorporé 5,5 kb de séquence supplémentaire à l’intérieur ; cette séquence interne est flanquée de répétitions directes de 526 pb. La recombinaison homologue utilisant les répétitions directes de 526 pb génère l’allèle at, contenant uniquement l’élément VL30 avec une seule répétition interne de 526 pb. La recombinaison homologue utilisant les LTR VL30 génère l’allèle Aw, contenant seulement un LTR LV30 solitaire. Le rat Irish (hi) provoque une tache blanche sur le ventre entre et derrière les pattes avant. Par conséquent, nous concluons que le LTR solitaire dans l’allèle Irish peut également avoir été généré par recombinaison homologue entre les 5′ et 3′ LTR du VRE de rat qui est inséré dans l’allèle hooded et que l’allèle Irish est un révertant partiel de l’allèle hooded en raison du LTR solitaire résiduel.
Les variations de la couleur du pelage ont historiquement joué un rôle important dans les études génétiques pour comprendre les bases de l’héritage. Ainsi, l’identification de la mutation causale des variations de couleur, suivie de leur étude pour les souches existantes, permet de comprendre l’origine des mutations de la couleur du pelage. Comme les variations de couleur du pelage ont été notées dès les premiers jours de la domestication du rat, une telle approche de génétique moléculaire pourrait donner de nouvelles indications sur l’établissement de souches de rats de laboratoire. Dans la présente étude, nous nous sommes concentrés sur les plus anciennes variations de couleur chez le rat, l’albinos et le cagoulé.
Nous avons collecté des tissus ou de l’ADN de souches de rats à travers le monde afin de couvrir toutes les mutations albinos ou cagoulé possibles qui sont encore disponibles dans les souches de rats de laboratoire. Ainsi, il semble très probable que toutes les souches de rats de laboratoire albinos développées à ce jour ne partagent qu’une seule mutation commune : 299His dans le gène Tyr. La plupart des souches de rats albinos existantes sont dérivées de souches albinos ou de stocks de l’Institut Wistar ou de croisements entre des rats albinos Wistar et d’autres rats, y compris des rats sauvages. Les autres rats albinos ne sont pas directement dérivés de l’Institut Wistar (tableau S1). Les souches DON, les souches de rat d’Ihara et les souches TO ont été établies au Japon, tandis que les souches F344 et la souche HTX ont été établies aux États-Unis, et les souches de rat de Yagil ont été établies en Israël. Elles sont également porteuses de la même mutation Tyr. Ces résultats suggèrent que l’hérédité de tous les rats albinos peut remonter à un rat porteur de la mutation albinos.
De plus, nous avons constaté que toutes les souches albinos que nous avons examinées partagent l’insertion ERV de 7 098 pb dans le gène Kit sans aucune exception. Selon Donaldson , il devait y avoir à la fois des stocks albinos et des stocks encapuchonnés avant l’établissement du stock albinos de Wistar. Étant donné l’uniformité des génotypes pour les mutations albinos et à capuche dans les souches de rats albinos, nous suggérons deux scénarios possibles pour l’établissement des souches albinos et à capuche. Le plus probable est que la mutation albinos s’est produite chez un rat d’une souche encapuchonnée. C’est à partir de cette colonie que les premiers rats albinos ont été découverts et utilisés comme fondateurs de rats albinos. Certains rats albinos ont été introduits dans l’Institut Wistar et d’autres ont été utilisés pour le développement de stocks d’albinos indépendants du Wistar (Fig. 4). Un autre scénario est que des souches de rats albinos ont été développées indépendamment des souches à capuchon et qu’un croisement ultérieur a eu lieu entre les souches albinos et les souches à capuchon. Dans les stocks résultants de ce croisement, des rats albinos porteurs de l’allèle hooded (h) ou self (H) doivent être présents. Compte tenu des preuves fournies dans cette étude, les rats albinos avec le génotype particulier (h/h, c/c) ont été sélectionnés « par hasard » et utilisés pour établir le stock de rats albinos. Ce stock d’albinos nouvellement établi a été introduit dans l’Institut Wistar et certains rats ont été utilisés pour le développement des stocks d’albinos indépendants du Wistar (Fig. 4). Étant donné que notre enquête n’a pas permis de détecter de rat albinos sans l’insertion du VRE à capuchon, le deuxième scénario semble très peu probable et n’est qu’hypothétique. Par conséquent, il est très probable que le stock encapuchonné ait été développé plus tôt que les souches albinos et que la mutation missense du rat albinos soit survenue chez un rat encapuchonné.
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Scénario 1 : La mutation du rat albinos (299His) est survenue chez un rat du stock de rats à capuchon (pie). A partir de ce stock, le stock d’albinos a été établi. Ils ont ensuite été introduits dans l’Institut Wistar et certains rats albinos ont été utilisés pour l’établissement des stocks indépendants du Wistar. Scénario 2 : le stock d’albinos qui peut être retracé à partir d’un rat albinos porteur de la mutation 299His et le stock de rats à capuche (pie) ont été établis indépendamment. Des croisements ont eu lieu entre les stocks albinos et encapuchonnés. Dans les stocks résultants de ce croisement, des rats albinos porteurs de l’allèle hooded (h) ou self (H) doivent être présents. Les rats albinos présentant le génotype particulier (h/h, c/c) ont été sélectionnés « par hasard » et utilisés pour établir le stock de rats albinos. Un tel stock d’albinos nouvellement établi a été introduit dans l’Institut Wistar et certains rats de ce stock ont été utilisés pour le développement des stocks d’albinos indépendants du Wistar.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043059.g004
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