eumelaniinin värigenetiikka

labradorit,joissa esiintyy kaksi eumelaniinin värifenotyyppiä: Musta (BB, Bb) ja suklaa (bb).

labradorinnoutajien kolme tunnustettua väriä johtuvat kahden geneettisen lokuksen eroista, jotka vaikuttavat pigmenttiekspressioon. Näistä ensimmäinen vaikuttaa tumman pigmentin, eumelaniinin, väriin ja sitä kutsutaan B (ruskea) lokukseksi. Tämän lokuksen osoittama vaihtelu on havaittu monilla nisäkkäillä, mikä heijastaa mustan eumelaniinin niin sanottua ”diluutiota” eli vaalenemista ruskeaksi väriksi. Alustava geneettinen tutkimus poissuljettu rooli melanokortin 1 reseptori ja Agouti locus ovat syynä musta diluutio ominaisuus koirilla. Sen sijaan TYRP1: n (tyrosinaasin sukulaisproteiini 1) todettiin olevan vastuussa. Entsyymi on lokalisoitunut melanosomeihin eli pigmenttejä tuottaviin ja varastoiviin soluorganelleihin, jotka katalysoivat eumelaniinin esiasteiden hapettumista.

koirilla on tunnistettu kolme mutaatiota TYRP1-geenissä, joista yksi johtaa proteiinin typistymiseen, kaksi muuta johtaa aminohappopoistoon tai yhden aminohapon substituutioon proteiinin sekvenssissä. Kaikki nämä mutaatiot löytyvät eri koirilla, ja siksi uskotaan edeltäneen eroavuus eri rotujen, ja kaikki kolme löytyy labradorinnoutajien. Jokainen mutaatio näyttää eliminoivan entsymaattista aktiivisuutta tai merkittävästi vähentävän sitä, ja kolmen mutaation tuottamia värillisiä fenotyyppejä (näkyviä ominaisuuksia) ei voi erottaa toisistaan.

nämä edustavat resessiivisiä mutaatioita TYRP1-geenissä, ja koska nisäkkäillä on kaksi kopiota kustakin geenistä, yksi kummaltakin vanhemmalta, eläimellä, jolla on vähintään yksi kopio täysin toimivasta TYRP1-proteiinista (edustettuna ”B”), on hallitseva ominaisuus, musta pigmentti, kun taas ruskean pigmentin osoittamiseksi tämän geenin molempien kopioiden on oltava mutanttialleeleita (yhteisesti edustettuna ”b”). Siten koira, jolla on genotyypit BB tai Bb, ilmaisee mustaa eumelaniinia, kun taas ruskeaa eumelaniinia nähdään koirilla, joilla on BB-genotyyppi.

Eumelaniinijakauma

Keltainen labradori, jolla on resessiivinen (ee) ja musta labradori, jolla on dominoiva (ee tai ee) fenotyyppi eumelaniinipigmentin ilmaisemiseksi Turkissa.

toinen geeni vaikuttaa siihen, esiintyykö näitä eumelaniinipigmenttejä Turkissa vai pelkästään ihossa. Tätä kutsutaan’ laajennukseksi ’ (e) ominaisuudeksi, ja sitä ohjaa melanokortiini 1-reseptori (MC1R). Tämä reseptori viestii pigmenttiä tuottavaa solua vasteena melanokortiineille ja johtaa eumelaniinin kertymiseen hiuksiin. Tämän proteiinin mutaatioiden on osoitettu liittyvän vaalean tai punaisen värin fenotyyppeihin useilla lajeilla, kuten ihmisillä, hevosilla, sioilla, naudoilla, hiirillä, turkishylkeillä, mammuteilla ja Kermodekarhulla, sekä väritykseen piiskahäntäliskoilla.

useimmilla koirilla MC1R: n toimintaa moduloi kaksi signalointimolekyyliä, repressori, joka on agouti-geenin tuote (a-lokus), ja aktivaattori, β-Defensiini 103 (CBD103), joka on äskettäin nimetty K-lokukseksi. Labradoreilla k-geenin erittäin aktiivinen mutatoitunut versio (KB) on invariantti, joka tuottaa agoutin genotyypistä riippumattoman yhtenäisen eumelaniinin jakautumisen ja jättää mc1r: n erot välittämään tämän signalointireitin ainoaa vaihtelua.

tämän e-geenin resessiivinen mutaatio katkaisee proteiinin, jolloin syntyy ei-funktionaalinen reseptori, joka ei kykene ohjaamaan eumelaniinin laskeumaa Turkissa. Koirista, tämä mutaatio on ainutlaatuinen keltainen labradorinnoutaja ja Kultainen noutaja ja uskotaan syntyneen noutaja populaation ennen näitä yksittäisiä rotuja tuli erillisiä. Tarkan mutaation on myös todettu olevan Newfoundlandin ympäristössä tavattujen valkoisten kojoottien värityksen taustalla, sillä ne ovat ilmeisesti siirtyneet kyseiseen populaatioon risteyttämällä kultaisennoutajan kanssa.

kuten B-lokuksessa, funktionaalisen reseptorigeenin (”E”) yhden kopion läsnäolo johtaa hallitsevaan fenotyyppiin: eumelaniinin esiintymiseen Turkissa. Jos tämän geenin molemmat kopiot ovat resessiivisesti mutatoitunutta muunnosta (”e”), koiralla ei ole eumelaniinia turkissaan. Tällainen koira näyttää keltaiselta, jossa eumelaniini näkyy vain nenän, huulten, silmien vanteiden ja jalkatyynyjen ihossa, jonka väri määräytyy B-lokuksen mukaan. Labradoreilla esiintyy myös funktionaalisen MC1R-alleelin muunnos, joka tuottaa kasvonaamion muilla koiraroduilla (Em), mutta koska naamion väri määräytyy B-lokuksen perusteella, labradoreilla tämän geenin tuottamaa naamiota ei voi erottaa Turkin kokonaisväristä.

Eumelaniinigeenin interaktiotedit

näiden kahden geenin välinen vuorovaikutus määrittää labradorinnoutajan värin, ja sitä käytetään laajalti esimerkkinä epistaasista. Jos koira on hallitseva fenotyyppi laajennus alleeli (genotyyppi ee tai Ee), niin se näyttää turkin väri määräytyy sen ruskea locus genotyyppi, kun taas koira resessiivinen laajennus ominaisuus (Ee) on keltainen Turkki joko musta (BB, Bb) tai ruskea (bb) paljaalla iholla. Tuloksena on kolme nähtyä turkin väriä:

• mustilla Labradoreilla voi olla mikä tahansa genotyyppi, jossa on vähintään yksi dominoiva alleeli sekä B-että E-lokuksessa: BBEE, BBEe, BbEE tai BbEe.
• Suklaalabradoreilla on genotyyppi, jossa on vähintään yksi dominoiva e-alleeli, mutta niillä on oltava vain resessiivisesti resessiivinen b-alleeli: bbEE ja bbEe.
• keltaisilla labradoreilla, joilla on musta ihopigmentti, on dominoiva B-alleeli, mutta niillä on oltava resessiivinen e-alleeli: BBee tai Bbee.
• keltaisilla labradoreilla, joilla on vaalea tai suklainen pigmentti, tai joilla ei ole ihopigmenttiä, voi olla vain resessiivisiä alleeleita molemmissa lokuksissa: bbee. Näitä koiria kutsutaan usein nimellä Dudleys, ja ne hylätään näyttelyissä, vaikka ne ovat oikeutettuja rekisteröitymään nykyisten standardien mukaan. Ikääntymiseen liittyvä eumelaniinin tuotannon väheneminen voi aiheuttaa sen, että mustaihoisen labradorinnoutajan iho alkaa näyttää vaaleammalta, mutta Dudley-koirilla on tämä väri koko elämänsä ajan.

nämä geenit assortoituvat toisistaan riippumatta, joten yksittäinen geneettinen risti, johon kuuluu kaksi mustaa Labradoria, joilla kummallakin on resessiivinen alleeli sekä B-että E-lokuksessa (BbEe), voi tuottaa kaikki mahdolliset väriyhdistelmät, kun taas suklaakoirien risteytykset eivät voi koskaan tuottaa mustaa (kummassakaan vanhemmassa ei ole dominoivaa B-alleelia), vaan voivat synnyttää keltaista. Keltaiset labradorit jalostuvat oikeiksi turkin värin suhteen, mutta ne, joilla on musta iho, voivat mahdollisesti tuottaa Dudleyn. Dudleyt jalostavat sekä turkikseen että nahkoihinsa. E-lokuksen kyky ohittaa B-lokuksen ohjaama turkin väri on klassinen esimerkki epistaasista, jossa useat geneettiset lokukset vaikuttavat samaan havaittuun piirteeseen.

Labradorinnoutajilla Yhdistyneessä kuningaskunnassa tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että suklaalabradoreilla oli lyhyempi keskimääräinen elinikä kuin joko mustilla tai keltaisilla labradoreilla. Heidän havaittiin myös kärsivän enemmän iho-ja korvavaivoista. Ei tiedetä, onko tämä suoraa seurausta melaniinin genotyypistä, vai Johtuuko se muista resessiivisistä geeneistä, joita monistetaan suklaan fenotyypin levittämiseen käytetyn sisäsiittoisuuden kautta.