Diskussion
Kit-genen kodar för en receptor på cellytan, c-Kit, (molekylvikt 145-160 kd) som tillhör immunglobulin-genfamiljen och har en inneboende tyrosinkinasaktivitet i den cytoplasmatiska delen. Interaktionen mellan c-Kit och dess ligand, steel factor, leder till receptorns dimerisering, kinasaktivering och tyrosinfosforylering av cytoplasmatiska proteiner. c-Kit-genen uttrycks på melanocyter, gametocyter, mastceller, hematopoetiska stamceller och Cajals interstitiella celler. Kit tyrosinkinasemembranreceptorn är således nödvändig för melanogenes, gametogenes och hematopoiesis under embryonal utveckling och postnatalt liv.
c-Kit uttrycks i melanoblaster under melanogenesen med början när de lämnar neuralkammen. Uttrycket fortsätter under den embryonala utvecklingen . Det uttrycks också i melanocyterna hos postnatala djur. Mutationer i Kit-genen hos murindjuret yttrar sig därför i form av dominanta vita fläckar (W). Förutom Kit-genen kan flera andra gener, t.ex. Pax3, Mitf och Sox10, också vara inblandade i fenotypen med vita fläckar. Mutationer i dessa gener är relaterade till defekter i melanocytutvecklingen . W-mutationer ändrar antingen den kodande sekvensen för Kit-receptortyrosinkinaset, vilket resulterar i en receptor med nedsatt kinasaktivitet, eller påverkar Kit-uttrycket. W-mutationer som påverkar Kit-uttrycket är ofta belägna i den regulatoriska sekvensen. Till exempel påverkar KitW-57J-allelen det tidsmässiga och rumsliga mönstret för Kit-uttrycket, så att KitW-57J/KitW-57J-möss har ett oregelbundet band av fläckar, saknar pigmentering i fötter och svansar och har en huvudblaska. KitW-57J-allelen omfattar en deletion på 80 kb i 5′-änden av den Kit-kodande sekvensen. KitW-bd- och KitW-sh-allelerna påverkar också Kit-uttrycksmönstret under utvecklingsstadiet och både KitW-bd/+ och KitW-sh/+ möss uppvisar ett vitt band i bålregionen , . Båda allelerna är förknippade med en genomisk inversion i 5′-regionen av Kit-genen . Dessa fynd tyder på att dysregleringen av Kit-uttrycket påverkar utvecklingen av melanoblaster och därmed uppträder de vita fläckarna hos muterade möss.
Vi fann att ERV-sekvensen hade infogats i intron 1 i råttans Kit-gen. ERV-sekvenser har uppstått till följd av både gamla och moderna infektioner av exogena retrovirus, som framgångsrikt har koloniserat sin värds könslinje . Införandet av ERV-viruset stör värdens proteinkodande gener eller ändrar genuttrycket genom att påverka splicing eller genom att tillhandahålla nya signaler för initiering, reglering eller avslutande av transkriptionen . ERV-inlägg i det första intronet med antisense-orientering leder till små och lägre nivåer av transkriptioner , eller avvikande splicing , i musmutanter. Vi anser därför att den ERV-insättning som vi fann i hooded-allelen kan framkalla en dysreglering av Kit-uttrycket och därmed orsaka det specifika hooded-mönstret.
Vi fann också den ensamma LTR-sekvensen i den irländska allelen. Hos möss är det känt att den interna ERV-sekvensen raderas genom homolog rekombination mellan 5′ och 3′ LTR så att en solitär LTR lämnas kvar . En sådan deletion vänder den muterade fenotypen till vildtypen eller, ibland, dämpar den muterade fenotypen. Det sistnämnda fallet finns i omvändningen av musens nonagouti (a) till den svartbruna (at) eller den vitbukiga agouti (Aw). A-inläggningen består av ett VL30-element på 5,5 kb som har införlivat 5,5 kb ytterligare sekvens internt; denna interna sekvens är flankerad av direkta upprepningar på 526 bp. Homolog rekombination som utnyttjar de 526-bp direkta upprepningarna genererar at-allelen, som endast innehåller VL30-elementet med en enda intern 526-bp upprepning. Homolog rekombination med hjälp av VL30 LTR:erna ger upphov till Aw-allelen, som endast innehåller ett ensamt LV30 LTR . Råttan Irish (hi) orsakar en vit fläck på magen mellan och bakom frambenen. Därför drar vi slutsatsen att den ensamma LTR:n i den irländska allelen också kan ha genererats genom homolog rekombination mellan 5′ och 3′ LTR:n av råttans ERV som är insatt i den hooded-allelen och att den irländska allelen är en partiell revertant av den hooded-allelen på grund av den kvarvarande ensamma LTR:n.
Pälsfärgvariationer har historiskt sett spelat en viktig roll i genetiska studier för att förstå grunderna i nedärvningen. Identifieringen av den orsakande mutationen för färgvariationerna följt av en undersökning av dem för befintliga stammar ger därför insikter om ursprunget till färgmutationer i pälsen. Eftersom variationerna i pälsfärg noterades redan i början av domesticeringen av råttan kan en sådan molekylärgenetisk metod ge nya insikter om upprättandet av stammar av laboratorieråttor. I den aktuella studien fokuserade vi på de äldsta färgvariationerna hos råttan, albino och hooded.
Vi samlade in vävnader eller DNA från råttstammar från hela världen för att täcka in alla möjliga albino- eller hooded-mutationer som fortfarande finns tillgängliga i laboratorieråttstammar. Det verkar således mycket troligt att alla albino laboratorieråttstammar som hittills utvecklats har endast en gemensam mutation: 299His i Tyr-genen. De flesta befintliga albino-råttstammar härstammar från albino-stammar eller bestånd från Wistar-institutet eller från korsningar mellan Wistar-albinoråttor och andra råttor, inklusive vilda råttor. De återstående albino-råttorna härstammar inte direkt från Wistar-institutet (tabell S1). DON-stammar, Iharas råttstammar och TO-stammar etablerades i Japan, medan F344-stammar och HTX-stammar etablerades i USA och Yagils råttstammar etablerades i Israel. De bär också på samma Tyr-mutation. Dessa fynd tyder på att arvsmassan hos alla albino-råttor kan spåras tillbaka till en råtta med albino-mutationen.
För övrigt fann vi att alla albino-stammar som vi undersökte delar den 7 098 bp ERV-insättning i Kit-genen utan något undantag. Enligt Donaldson måste det ha funnits både albino- och huva-bestånd innan Wistar-albinobeståndet etablerades. Med tanke på de enhetliga genotyperna för albino- och hooded-mutationerna i albino-råttstammarna föreslår vi två möjliga scenarier för etableringen av albino- och hooded-stammarna. Det mest sannolika är att albino-mutationen uppstod hos en råtta från en hooded-stam. Från den kolonin upptäcktes de första albino-råttorna som användes som grundare av albino-råttor. Några albino-råttor introducerades i Wistar Institute och några användes för att utveckla Wistar-oberoende albino-bestånd (fig. 4). Ett annat scenario är att stammar av albinoråttor hade utvecklats oberoende av huva- och huva-bestånd och att det därefter skedde en korsning mellan albino- och huva-bestånden. I de resulterande bestånden från denna korsning måste det finnas albino-råttor som bär på antingen den hooded (h) eller self (H) allelen. Med tanke på bevisen i denna undersökning valdes albino-råttor med den särskilda genotypen (h/h, c/c) ”av en slump” ut och användes för att etablera albino-råttbeståndet. Detta nyetablerade albinobestånd infördes i Wistarinstitutet och vissa råttor användes för att utveckla Wistar-oberoende albinobestånd (fig. 4). Eftersom vi i vår undersökning inte kunde upptäcka någon albino-råtta utan ERV-tillägg med huva verkar det andra scenariot mycket osannolikt och är bara av hypotetisk natur. Därför är det mycket troligt att hooded-beståndet hade utvecklats tidigare än albino-stammarna och att missense-mutationen hos råttan albino förekom hos en hooded-råtta.
- PowerPoint-bild
- större bild
- originalbild
Scenario 1: Mutationen för albino-råttan (299His) har inträffat hos en råtta av hooded-råttan (piebald-råttan). Från denna stam etablerades en albino-stam. Därefter introducerades de i Wistarinstitutet och några albino-råttor användes för att etablera de Wistar-oberoende bestånden. Scenario 2: Det albinobestånd som kan spåras tillbaka till en albinoråtta som bar på 299His-mutationen och det hooded (piebald) beståndet etablerades oberoende av varandra. Korsning skedde mellan albino- och hooded-bestånden. I de resulterande bestånden från denna korsning måste det finnas albino-råttor som bär antingen den huva (h) eller den egna (H) allelen. De albino-råttor som hade den särskilda genotypen (h/h, c/c) valdes ”av en slump” ut och användes för att etablera albino-råttbeståndet. Ett sådant nyetablerat albinobestånd infördes i Wistar Institute och vissa råttor från det användes för att utveckla de Wistar-oberoende albinobestånden.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043059.g004