Discussion
A Kit gén egy sejtfelszíni receptort, a c-Kit-et kódolja (molekulatömeg 145-160 kd), amely az immunglobulin géncsaládba tartozik és citoplazmatikus részében intrinsic tirozin-kináz aktivitást hordoz. A c-Kit kölcsönhatása ligandumával, az acélfaktorral, a receptor dimerizációjához, kináz aktivációjához és a citoplazmatikus fehérjék tirozin-foszforilációjához vezet. A c-Kit gén melanocitákon, gametocitákon, hízósejteken, vérképző őssejteken és Cajal interstitialis sejtjein expresszálódik. Így a Kit tirozinkináz membránreceptor nélkülözhetetlen a melanogenezishez, a gametogenezishez és a hematopoézishez az embrionális fejlődés és a posztnatális élet során.
A c-Kit a melanoblasztokban a melanogenezis során a neural crest elhagyásától kezdve expresszálódik. Az expresszió az embrionális fejlődés során folytatódik . A posztnatális állatok melanocitáiban is kifejeződik. Így az egér Kit gén mutációi domináns fehér foltosság (W) formájában jelentkeznek. A Kit gén mellett számos más gén, például a Pax3, Mitf és Sox10 is szerepet játszhat a fehér foltos fenotípusban. E gének mutációi a melanociták fejlődésének hibáihoz kapcsolódnak. A W mutációk vagy a Kit receptor tirozinkináz kódoló szekvenciáját változtatják meg, ami csökkent kinázaktivitású receptort eredményez, vagy a Kit expresszióját befolyásolják. A Kit expresszióját befolyásoló W mutációk gyakran a szabályozó szekvenciában találhatók. Például a KitW-57J allél befolyásolja a Kit expresszió időbeli és térbeli mintázatát, így a KitW-57J/KitW-57J egereknél szabálytalan foltos sávot találunk, hiányzik a lábak és a farok pigmentációja, és a fejük foltos. A KitW-57J allél egy 80 kb-os deléciót tartalmaz, amely a Kit kódoló szekvencia 5′ végén található. A KitW-bd és a KitW-sh allélok szintén befolyásolják a Kit expressziós mintázatát a fejlődési szakaszban, és mind a KitW-bd/+, mind a KitW-sh/+ egerek fehér sávot mutatnak a törzsi régióban , . Mindkét allél a Kit gén 5′ régiójában található genomiális inverzióhoz társul. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a Kit expressziójának diszregulációja befolyásolja a melanoblasztok fejlődését, és ezáltal a fehér foltosság megjelenik a mutáns egerekben.
Megállapítottuk az ERV szekvencia inszercióját a patkány Kit gén 1. intronjában. Az ERV szekvenciák mind az ősi, mind a modernkori fertőzésekből származó exogén retrovírusokból származnak, amelyek sikeresen kolonizálták gazdaszervezetük csíravonalát . Az ERV beillesztése megzavarja a gazdaszervezet fehérjét kódoló génjeit, vagy megváltoztatja a génexpressziót azáltal, hogy befolyásolja a splicinget, vagy új jeleket ad a transzkripció indításához, szabályozásához vagy befejezéséhez . Az első intron antisense orientációjú ERV inszerciói kis és alacsonyabb szintű transzkriptumokhoz , vagy aberráns splicinghez vezetnek az egér mutánsokban. Ezért úgy véljük, hogy az ERV inszerció, amit a csuklyás allélban találtunk, a Kit expressziójának diszregulációját idézheti elő, és ezáltal okozza a specifikus csuklyás mintázatot.
Az ír allélban is megtaláltuk a szoliter LTR szekvenciát. Egerekben ismert, hogy a belső ERV szekvencia az 5′ és a 3′ LTR közötti homológ rekombináció révén törlődik, így egy szoliter LTR marad hátra . Az ilyen deléció a mutáns fenotípust visszafordítja a vad típusra, vagy esetenként mérsékli a mutáns fenotípust. Ez utóbbi esetet találjuk az egér nonaguti (a) visszafordulásában a fekete-barna (at) vagy a fehérhasú agutivá (Aw). Az a inszerció egy 5,5 kbyte-os VL30 elemből áll, amely belsőleg 5,5 kb további szekvenciát épített be; ezt a belső szekvenciát 526 bp hosszúságú direkt ismétlődések szegélyezik. Az 526 bp hosszúságú közvetlen ismétlődéseket felhasználó homológ rekombináció létrehozza az at allélt, amely csak a VL30 elemet tartalmazza egyetlen belső 526 bp hosszúságú ismétlődéssel. A VL30 LTR-eket felhasználó homológ rekombináció az Aw allélt hozza létre, amely csak egy magányos LV30 LTR-t tartalmaz. A patkány ír (hi) fehér foltot okoz a hasán a mellső lábak között és mögött. Ezért arra a következtetésre jutottunk, hogy az ír allélban lévő szoliter LTR-t is a patkány ERV 5′ és 3′ LTR-jei közötti homológ rekombináció hozhatta létre, amely a csuklyás allélba illeszkedik, és hogy az ír allél a maradék szoliter LTR miatt a csuklyás allél részleges revertánsa.
A szőrszínváltozatok történelmileg fontos szerepet játszottak az öröklődés alapjainak megértését célzó genetikai vizsgálatokban. Így a színváltozatok okozó mutációjának azonosítása, majd ezek felmérése a meglévő törzsek esetében betekintést nyújt a szőrszínmutációk eredetébe. Mivel a szőrszínváltozásokat már a patkány háziasításának kezdeti napjaiban észlelték, az ilyen molekuláris genetikai megközelítés új betekintést nyújthat a laboratóriumi patkánytörzsek létrehozásához. Jelen tanulmányban a patkány legrégebbi színváltozataira, az albínó és a csuklyás színváltozatokra összpontosítottunk.
A világ minden tájáról származó patkánytörzsek szöveteit vagy DNS-eit gyűjtöttük össze, hogy lefedjük az összes lehetséges albínó vagy csuklyás mutációt, amely még mindig megtalálható a laboratóriumi patkánytörzsekben. Így nagyon valószínűnek tűnik, hogy az eddig kifejlesztett összes albínó laboratóriumi patkánytörzsnek egyetlen közös mutációja van: a 299His a Tyr génben. A legtöbb létező albínó patkánytörzs a Wistar Intézet albínó törzseiből vagy állományaiból, illetve a Wistar albínó patkányok és más patkányok, köztük vadpatkányok keresztezéséből származik. A fennmaradó albínó patkányok nem közvetlenül a Wistar Intézetből származnak (S1. táblázat). A DON törzseket, Ihara patkánytörzseket és a TO törzseket Japánban, az F344 törzseket és a HTX törzset az USA-ban, a Yagil patkánytörzseket pedig Izraelben hozták létre. Ezek is ugyanazt a Tyr mutációt hordozzák. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az összes albínó patkány öröklődése egy albínó mutációval rendelkező patkányra vezethető vissza.
Megállapítottuk továbbá, hogy az összes általunk vizsgált albínó törzs kivétel nélkül osztozik a Kit génben lévő 7098 bp hosszúságú ERV inszerción. Donaldson szerint , a Wistar albínó állomány létrehozását megelőzően albínó és csuklyás állományok is létezhettek. Tekintettel az albínó és a csuklyás mutációk egységes genotípusára az albínó patkánytörzsekben, két lehetséges forgatókönyvet javasolunk az albínó és a csuklyás törzsek kialakulására. A legvalószínűbb az, hogy az albínó mutáció egy kapucnis patkányállományban keletkezett. Ebből a kolóniából kerültek elő az első albínó patkányok, amelyeket az albínó patkányok alapítójaként használtak fel. Néhány albínó patkányt bevittek a Wistar Intézetbe, és néhányat felhasználtak a Wistartól független albínó állományok fejlesztéséhez (4. ábra). Egy másik forgatókönyv szerint az albínó patkánytörzseket a csuklyás állománytól függetlenül fejlesztették ki, és később keresztezésre került sor az albínó és a csuklyás állományok között. E keresztezés eredményeként létrejött állományokban olyan albínó patkányoknak kell jelen lenniük, amelyek vagy a kapucnis (h), vagy a saját (H) allélt hordozzák. Az e vizsgálatban szolgáltatott bizonyítékok alapján az adott genotípussal (h/h, c/c) rendelkező albínó patkányokat “véletlenszerűen” választották ki és használták fel az albínó patkányállomány létrehozásához. Az ilyen újonnan létrehozott albínó állományt bevitték a Wistar Intézetbe, és néhány patkányt felhasználtak a Wistar-független albínó állományok kialakításához (4. ábra). Mivel felmérésünk során nem találtunk egyetlen olyan albínó patkányt sem, amely nem tartalmazta volna a csuklyás ERV-beépítést, a második forgatókönyv nagyon valószínűtlennek tűnik, és csak hipotetikus jellegű. Ezért nagyon valószínű, hogy a csuklyás állományt korábban fejlesztették ki, mint az albínó törzseket, és a patkány albínó miszense mutáció egy csuklyás patkányban jelentkezett.
- PowerPoint dia
- nagyobb kép
- eredeti kép
1. forgatókönyv: A patkány albínó (299His) mutációja a csuklyás (piebald) patkányállomány egyik patkányában következett be. Az állományból létrehozták az albínó állományt. Ezután bevitték őket a Wistar Intézetbe, és néhány albínó patkányt felhasználtak a Wistar-független állományok létrehozásához. forgatókönyv: A 299His mutációt hordozó albínó patkányra visszavezethető albínó állományt és a csuklyás (piebald) állományt egymástól függetlenül hozták létre. Az albínó és a csuklyás állományok között kereszteződés történt. Az ebből a keresztezésből származó állományokban olyan albínó patkányoknak kell jelen lenniük, amelyek vagy a csuklyás (h), vagy a saját (H) allélt hordozzák. Az adott genotípussal (h/h, c/c) rendelkező albínó patkányokat “véletlenszerűen” kiválasztották és felhasználták az albínó patkányállomány létrehozásához. Az ilyen újonnan létrehozott albínó állományt bevitték a Wistar Intézetbe, és néhány patkányt ebből használtak fel a Wistar-független albínó állományok kialakításához.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043059.g004