Discuție
Gena Kit codifică un receptor de suprafață celulară, c-Kit, (greutate moleculară 145-160 kd) care aparține familiei genelor de imunoglobuline și poartă o activitate intrinsecă de tirozin kinază în porțiunea sa citoplasmatică. Interacțiunea lui c-Kit cu ligandul său, factorul oțel, duce la dimerizarea receptorului, la activarea kinazei și la fosforilarea cu tirozină a proteinelor citoplasmatice. Gena c-Kit este exprimată la nivelul melanocitelor, gametocitelor, mastocitelor, celulelor stem hematopoietice și celulelor interstițiale Cajal. Astfel, receptorul membranar al tirozin kinazei Kit este esențial pentru melanogeneză, gametogeneză și hematopoieză în timpul dezvoltării embrionare și al vieții postnatale.
c-Kit este exprimat în melanoblaste în timpul melanogenezei începând din momentul în care acestea părăsesc creasta neurală. Expresia continuă în timpul dezvoltării embrionare . De asemenea, este exprimată în melanocitele animalelor postnatale. Astfel, mutațiile genei Kit murine se manifestă prin apariția dominantă a petelor albe (W). În plus față de gena Kit, alte câteva gene, cum ar fi Pax3, Mitf și Sox10, ar putea fi, de asemenea, implicate în fenotipul petelor albe. Mutațiile în aceste gene sunt legate de defecte ale dezvoltării melanocitelor . Mutațiile W fie modifică secvența de codificare a receptorului Kit tirosin-kinazei, rezultând un receptor cu activitate kinazică deficitară, fie afectează expresia Kit. Mutațiile W care afectează expresia Kit sunt adesea localizate în secvența reglatoare. De exemplu, alela KitW-57J afectează tiparul temporal și spațial al expresiei Kit, astfel încât șoarecii KitW-57J/KitW-57J au o bandă neregulată de pete, nu au pigmentare la nivelul picioarelor și al cozii și au o culoare albă la nivelul capului. Alela KitW-57J cuprinde o deleție de 80 kb situată la capătul 5′ al secvenței codificatoare Kit . Alelele KitW-bd și KitW-sh afectează, de asemenea, tiparul de expresie Kit în timpul stadiului de dezvoltare și atât șoarecii KitW-bd/+, cât și cei KitW-sh/+ prezintă o bandă albă în regiunea trunchiului , . Ambele alele sunt asociate cu o inversiune genomică localizată în regiunea 5′ a genei Kit . Aceste constatări indică faptul că dereglarea expresiei Kit afectează dezvoltarea melanoblastelor și astfel apar petele albe la șoarecii mutanți.
Am constatat inserția secvenței ERV în intronul 1 al genei Kit la șobolani. Secvențele ERV au rezultat atât din infecții vechi cât și moderne de retrovirusuri exogene, care au colonizat cu succes linia germinală a gazdei lor . Inserția ERV întrerupe genele care codifică proteine ale gazdei sau modifică expresia genelor prin afectarea splicingului sau prin furnizarea de noi semnale pentru inițierea, reglarea sau terminarea transcripției . Inserțiile ERV ale primului intron cu orientare antisens conduc la un nivel mic și mai scăzut de transcripții sau la un splicing aberant în cazul mutanților de șoarece. Astfel, considerăm că inserția ERV pe care am găsit-o în aleea cu glugă poate provoca dereglarea expresiei Kit și, astfel, cauzează modelul specific cu glugă.
Am găsit, de asemenea, secvența LTR solitară în aleea irlandeză. La șoareci, se știe că secvența ERV internă este ștearsă prin recombinare omoloagă între LTR-urile 5′ și 3′, astfel încât rămâne o LTR solitară . O astfel de ștergere inversează fenotipul mutant la tipul sălbatic sau, ocazional, atenuează fenotipul mutant. Acest din urmă caz se întâlnește în cazul reversiei șoarecelui nonagouti (a) în agouti negru și cafeniu (at) sau agouti cu burta albă (Aw). Inserția a constă într-un element VL30 de 5,5 kb care a încorporat 5,5 kb de secvență suplimentară în interior; această secvență internă este flancată de repetări directe de 526-bp. Recombinarea omoloagă care utilizează repetițiile directe de 526-bp generează alela at, care conține doar elementul VL30 cu o singură repetiție internă de 526-bp. Recombinarea omoloagă care utilizează LTR-urile VL30 generează alela Aw, care conține doar o LTR LV30 solitară. Șobolanul irlandez (hi) provoacă o pată albă pe burtă între și în spatele picioarelor din față. Prin urmare, concluzionăm că LTR solitară din alela Irish poate fi, de asemenea, generată prin recombinare omoloagă între LTR-urile 5′ și 3′ ale ERV-ului de șobolan care este inserat în alela cu glugă și că alela Irish este o revertantă parțială a alelei cu glugă datorită LTR-ului solitar rezidual.
Variațiile de culoare a hainei au jucat, din punct de vedere istoric, roluri importante în studiile genetice pentru a înțelege elementele de bază ale moștenirii. Astfel, identificarea mutației cauzatoare a variațiilor de culoare, urmată de studierea acestora pentru tulpinile existente, oferă informații despre originea mutațiilor de culoare a hainei. Având în vedere că variațiile de culoare a blănii au fost observate încă din primele zile ale domesticirii șobolanului, o astfel de abordare genetică moleculară ar putea oferi noi perspective privind stabilirea tulpinilor de șobolani de laborator. În studiul de față, ne-am concentrat pe cele mai vechi variații de culoare la șobolan, albinos și cu glugă.
Am colectat țesuturi sau ADN-uri de tulpini de șobolani din întreaga lume pentru a acoperi toate mutațiile posibile de albinos sau cu glugă care sunt încă disponibile în tulpinile de șobolani de laborator. Astfel, pare foarte probabil ca toate sușele de șobolani de laborator albino dezvoltate până în prezent să aibă o singură mutație comună: 299His în gena Tyr. Majoritatea tulpinilor existente de șobolani albino sunt derivate din tulpini sau stocuri albino ale Institutului Wistar sau din încrucișări între șobolanii albino Wistar și alți șobolani, inclusiv șobolani sălbatici. Restul șobolanilor albino nu au fost obținuți direct de la Institutul Wistar (tabelul S1). Tulpinile DON, tulpinile de șobolani Ihara și tulpinile TO au fost create în Japonia, în timp ce tulpinile F344 și tulpina HTX au fost create în SUA, iar tulpinile de șobolani Yagil au fost create în Israel. Acestea sunt, de asemenea, purtătoare ale aceleiași mutații Tyr. Aceste constatări sugerează că ereditatea tuturor șobolanilor albinoși poate fi urmărită până la un șobolan cu mutația albinoasă.
Mai mult, am constatat că toate tulpinile albinoase pe care le-am examinat împărtășesc inserția ERV de 7.098-bp în gena Kit fără nicio excepție. Potrivit lui Donaldson , trebuie să fi existat atât stocuri albinoase, cât și cu glugă înainte de stabilirea stocului albinos Wistar. Având în vedere genotipurile uniforme pentru mutațiile albinos și cu glugă în tulpinile de șobolani albinoși, sugerăm două scenarii posibile pentru înființarea tulpinilor albinos și cu glugă. Cel mai probabil este că mutația albino a apărut la un șobolan dintr-un stoc cu glugă. Din acea colonie au fost descoperiți primii șobolani albino și au fost folosiți ca fondatori ai șobolanilor albino. O parte dintre șobolanii albino au fost introduși în Institutul Wistar, iar o parte au fost utilizați pentru dezvoltarea de stocuri albino independente de Wistar (Fig. 4). Un alt scenariu este acela că tulpinile de șobolani albino au fost dezvoltate independent de tulpinile de șobolani cu glugă, iar ulterior au avut loc încrucișări între tulpinile de șobolani albino și cele cu glugă. În stocurile rezultate în urma acestei încrucișări, trebuie să fie prezenți șobolani albino purtători fie ai alelei cu glugă (h), fie ai alelei proprii (H). Având în vedere dovezile furnizate în acest studiu, șobolanii albino cu un anumit genotip (h/h, c/c) au fost selectați „din întâmplare” și utilizați pentru a stabili stocul de șobolani albino. Un astfel de stoc albinos nou-înființat a fost introdus în Institutul Wistar, iar unii șobolani au fost utilizați pentru dezvoltarea stocurilor de șobolani albini independenți de Wistar (Fig. 4). Având în vedere că studiul nostru nu a putut detecta niciun șobolan albinos fără inserția ERV cu glugă, cel de-al doilea scenariu pare foarte puțin probabil și este doar de natură ipotetică. Prin urmare, este foarte probabil ca stocul de șobolani cu glugă să fi fost dezvoltat mai devreme decât tulpinile albinoase, iar mutația missense a șobolanului albinos să fi apărut la un șobolan cu glugă.
- slide PowerPoint
- imagine mai mare
- imagine originală
Scenariu 1: Mutația șobolanului albinos (299His) a apărut la un șobolan din tulpina șobolanilor cu glugă (piebald). Din acest stoc, a fost creat stocul albinos. Apoi au fost introduși în Institutul Wistar și unii șobolani albino au fost folosiți pentru stabilirea stocurilor independente de Wistar. Scenariul 2: Stocul de șobolani albino, care poate fi urmărit până la un șobolan albinos purtător al mutației 299His, și stocul de șobolani cu glugă (piebald) au fost stabilite în mod independent. Au avut loc încrucișări între stocurile albinos și cele cu glugă. În stocurile rezultate în urma acestei încrucișări, trebuie să fie prezenți șobolani albinoși purtători fie ai alelei cu glugă (h), fie ai alelei proprii (H). Șobolanii albino cu un anumit genotip (h/h, c/c) au fost selectați „din întâmplare” și au fost utilizați pentru a stabili stocul de șobolani albino. Un astfel de stoc albinos nou-înființat a fost introdus în Institutul Wistar, iar unii șobolani din acesta au fost folosiți pentru dezvoltarea stocurilor albine independente de Wistar.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043059.g004