El gen agouti, la proteína de señalización de agouti (ASIP), es responsable de las variaciones de color en muchas especies. El agutí trabaja con la extensión para regular el color de la melanina que se produce en los pelos. La proteína agouti hace que se produzca feomelanina de color rojo a amarillo, mientras que la molécula competidora α-MSH señala la producción de eumelanina de color marrón a negro. En los ratones de tipo salvaje, los ciclos alternos de producción de agutí y α-MSH causan la coloración agutí . Cada pelo tiene bandas de color amarillo que crecieron durante la producción de agutí y negro que crecieron durante la producción de α-MSH. Los ratones de tipo salvaje también tienen vientres de color claro. Los pelos allí son de un color cremoso en toda su longitud porque la proteína agouti se produjo todo el tiempo que los pelos estaban creciendo. [1] [2]
En ratones y otras especies, las mutaciones de pérdida de función generalmente causan un color más oscuro, mientras que las mutaciones de ganancia de función causan un pelaje más amarillento. [3]
Ratones
Ambos ratones son agutíes amarillos viables ; sin embargo, el ratón de la derecha no lo expresa debido a la metilación epigenética.
En 1979 se conocían 17 alelos de agutí en ratones. [4]
El alelo letal amarillo A y causa coloración amarilla y obesidad. Es dominante sobre todos los demás alelos de la serie. Cuando es homocigoto, es letal en las primeras etapas del desarrollo. [4]
El amarillo viable A vy tiene un aspecto similar al amarillo letal y también causa obesidad, pero no es letal cuando es homocigoto. Los ratones amarillos viables homocigotos pueden tener un color variable, desde amarillo claro pasando por negro moteado y amarillo hasta un color más oscuro similar al color agutí. [4]
El amarillo intermedio a iy produce una coloración amarilla moteada, que al igual que el amarillo viable a veces puede parecerse al agutí. [4]
Los heterocigotos de color amarillo siena son de un amarillo oscuro, mientras que los homocigotos son generalmente de un amarillo más claro. [4]
Los ratones agutí de vientre blanco AW tienen una coloración agutí, con pelos que son negros en las puntas, luego amarillos, luego negros nuevamente y vientres de color blanco a tostado. [4]
El agutí A se parece al agutí A W pero el vientre es oscuro como la espalda. [4]
El negro y el fuego provocan una espalda negra con un vientre de color fuego. Los heterocigotos A/a t se parecen a los ratones A W. [4]
Los ratones nonagouti son casi completamente negros, con sólo unos pocos pelos amarillos alrededor de las orejas y los genitales. [4]
Los ratones extremos no agutí ae son completamente negros y son recesivos para todos los demás alelos de la serie. [4]
Esta no es una lista completa de los alelos del agutí del ratón.
Es inusualmente probable que el alelo no agutí a revierta al alelo negro y fuego a t o al alelo agutí de vientre blanco A W . [5]
La producción de agutí está regulada por múltiples regiones promotoras diferentes, capaces de promover la transcripción solo en el área ventral (vientre), como se ve en los ratones agutí de vientre blanco y negro y fuego, o en todo el cuerpo pero solo durante una parte específica del ciclo de crecimiento del cabello, como se ve en los agutíes y los agutíes de vientre blanco. [6]
El amarillo letal y el amarillo viable causan obesidad , características de la diabetes tipo II y una mayor probabilidad de tumores. [2] En ratones normales, el agutí solo se expresa en la piel durante el crecimiento del cabello, pero estas mutaciones amarillas dominantes hacen que se exprese en otros tejidos, incluidos el hígado , los músculos y la grasa . [7] El locus caoba interactúa con el agutí y una mutación allí puede anular los efectos de pigmentación y peso corporal del amarillo letal. [8]
Los ratones agutí amarillos viables pueden heredar diferencias epigenéticas de su madre, lo que afecta el color amarillo o marrón que adquieren. [9]
El gen agouti del ratón se encuentra en el cromosoma 2. [2]
Perros
Un perro agutí, también llamado lobo sable
En los perros , el gen agutí está asociado con diversos colores y patrones de pelaje. [10]
Los alelos del locus A están relacionados con la producción de la proteína de señalización de agutí (ASIP) y determinan si un animal expresa una apariencia agutí y, al controlar la distribución del pigmento en los pelos individuales, qué tipo de agutí. Hay cuatro alelos conocidos que se encuentran en el locus A:
A y = Leonado o sable (bronceado con bigotes negros y cantidades variables de pelos con puntas negras y/o completamente negros dispersos por todas partes); el leonado generalmente se refiere a los perros con un bronceado más claro y el sable a los que tienen un sombreado más negro.
a w = agutí de tipo salvaje (cada pelo con 3-6 bandas alternadas de negro y fuego) - también llamado sable de lobo
a t = punto bronceado (negro con manchas bronceadas en la cara y la parte inferior) - incluyendo bronceado en silla de montar (bronceado con una silla de montar o manta negra) [11] [12]
a = Negro recesivo (negro, inhibición de la feomelanina)
Se ha identificado un leonado recombinante (expresa un fenotipo variado según la raza) en numerosos spaniels tibetanos y en individuos de otras razas, incluido el dingo. Su posición jerárquica aún no se entiende. [13] [14] [15]
La mayoría de los textos sugieren que la jerarquía de dominancia para los alelos del locus A parece ser la siguiente: A y > a w > a t > a ; sin embargo, la investigación sugiere la existencia de relaciones de dominancia/recesividad por pares en diferentes familias y no la existencia de una única jerarquía en una familia. [16]
A y es incompletamente dominante con respecto a a t , por lo que los individuos heterocigotos tienen más sable negro, especialmente cuando son cachorros, y A y a t puede parecerse al fenotipo a w a w . Otros genes también afectan la cantidad de negro en el pelaje.
a w es el único alelo presente en muchos spitzes nórdicos y no está presente en la mayoría de las demás razas.
El color a incluye tan point y tan Saddle, que al nacer tienen un aspecto tan point. Los genes modificadores en los cachorros de color tan Saddle provocan una reducción gradual del área negra hasta que se logra el patrón de color tan Saddle.
El gen a solo está presente en unas pocas razas. La mayoría de los perros negros son negros debido a un alelo del locus K.
Un estudio de 2021 encontró causas genéticas distintas para el leonado y el sable, a los que se refiere como "amarillo dominante" y "amarillo sombreado". Ambos tienen un promotor del ciclo del pelo más activo que el agutí de tipo salvaje, pero el amarillo dominante también tiene un promotor ventral más activo. Se cree que el promotor del ciclo del pelo involucrado en estos colores surgió hace unos 2 millones de años en una especie extinta de cánido, que luego se hibridó con lobos. [17]
Gatos
El genotipo dominante, de tipo salvaje , A permite que los pelos tengan bandas negras y rojas (revelando el patrón atigrado subyacente), mientras que el alelo recesivo no agutí o "hipermelanístico", a , provoca la producción de pigmento negro durante todo el ciclo de crecimiento del pelo. [18] Por lo tanto, el genotipo no agutí (aa) enmascara u oculta el patrón atigrado, aunque a veces se puede ver una sugerencia del patrón subyacente (llamado "rayas fantasma"), especialmente en los gatitos. La coloración naranja ligada al sexo es epistática sobre el agutí y evita la producción de pigmento negro.
Caballos
En caballos normales, la ASIP restringe la producción de eumelanina a los "puntos": las patas, la crin, la cola, los bordes de las orejas, etc. [21] En 2001, los investigadores descubrieron una mutación recesiva en la ASIP que, cuando era homocigótica, dejaba al caballo sin ninguna ASIP funcional. Como resultado, los caballos capaces de producir pigmento negro verdadero tenían pelajes uniformemente negros. [22] El alelo dominante de tipo salvaje que produce el color castaño se simboliza como A , mientras que el alelo recesivo que produce el color negro se simboliza como a . La extensión es epistática sobre el agutí y causará coloración castaña independientemente de qué alelos agutí estén presentes.
Historia
La causa de los distintos tonos del castaño, en particular los factores genéticos responsables del castaño salvaje y del marrón foca , han sido objeto de debate durante más de 50 años. En 1951, el zoólogo Miguel Odriozola publicó "A los colores del caballo", en el que sugería cuatro posibles alelos para el gen "A", A+ , A , A t y a , en orden de más dominante a menos dominante. [23]
Las zonas pálidas de este caballo castaño se deben al rasgo pangaré.
Esto se aceptó hasta la década de 1990, cuando se popularizó una hipótesis diferente. [24] Proponía que los tonos castaños eran causados por muchos genes diferentes, algunos que aclaraban el pelaje, otros que lo oscurecían. Esta teoría también sugería que los caballos de color marrón foca eran caballos negros con un rasgo llamado pangare . [25] Pangaré es un rasgo ancestral también llamado "harinoso", que delinea las partes suaves o comunicativas del caballo en un tono tostado.
La combinación de negro y pangaré fue descartada como la causa del color marrón foca en 2001, cuando un equipo de investigación francés publicó Mutaciones en los loci agouti (ASIP), de extensión (MC1R) y marrón (TYRP1) y su asociación con los fenotipos del color del pelaje en caballos (Equus caballus) . Este estudio utilizó una prueba de ADN para identificar el alelo recesivo a en el locus agutí y descubrió que ninguno de los caballos que encajaban en el fenotipo del color marrón foca eran homocigotos para el alelo a . [22] [26]
En 2007, un laboratorio de genética comenzó a ofrecer una prueba para lo que creían que era un marcador del color marrón foca, y más tarde para un alelo agutí que creían que causaba el color marrón. [27] [28] Sin embargo, la investigación subyacente nunca se publicó y la prueba se suspendió en 2015 debido a resultados poco confiables. [29] [30]
Los alelos genéticos que crean el color marrón foca y el castaño salvaje siguen siendo desconocidos. Todavía se plantea la hipótesis de que, hasta cierto punto, el oscurecimiento del color del pelaje en algunos castaños puede estar regulado por genes no relacionados con rasgos como el " hollín ". [31]
Burros
La mayoría de los burros tienen áreas de color crema a blanco grisáceo en el vientre y alrededor del hocico y los ojos, llamadas puntos claros o pangare . Sin embargo, una variante recesiva del agutí hace que esas áreas sean del mismo color que el cuerpo en un patrón llamado sin puntos claros o NLP, que es similar al negro recesivo en otros mamíferos. Este alelo se puede encontrar en los burros normandos y los burros miniatura americanos . [32]
Conejos
En los conejos, el tipo salvaje es agutí con vientre claro, y un alelo recesivo no agutí causa un pelaje negro. Se cree que un tercer alelo, posiblemente una mutación en una región reguladora o promotora, causa el color negro y tostado. Se estima que el alelo no agutí apareció por primera vez antes de 1700. [3]
El agutí está vinculado al gen de banda ancha , con una tasa de cruce de alrededor del 30%. [33]
Al igual que los ratones agutí de vientre blanco, los conejos con agutí de tipo salvaje producen transcripciones con diferentes extremos 5' no traducidos que tienen diferente expresión dorsal y ventral. El exón 1A solo se expresa en la región del vientre y puede ser responsable del color más claro en esa zona. [3]
Referencias
^ Furumura M, Sakai C, Abdel-Malek Z, Barsh GS, Hearing VJ (agosto de 1996). "La interacción de la proteína señal agouti y la hormona estimulante de los melanocitos para regular la formación de melanina en mamíferos". Pigment Cell Research . 9 (4): 191–203. doi :10.1111/j.1600-0749.1996.tb00109.x. PMID 8948501.
^ abcd Fontanesi L, Forestier L, Allain D, Scotti E, Beretti F, Deretz-Picoulet S, et al. (marzo de 2010). "Caracterización del gen de la proteína de señalización del conejo agouti (ASIP): transcripciones y análisis filogenéticos e identificación de la mutación causante del color negro del pelaje del no agutí". Genómica . 95 (3): 166–75. doi :10.1016/j.ygeno.2009.11.003. PMID 20004240.
^ abcdefghij Silvers WK (1979). "Las series de alelos Agouti y de extensión, Umbrous y Sable". The Jackson Laboratory . Springer Verlag . Consultado el 11 de mayo de 2019 .
^ Bultman, SJ; Klebig, ML; Michaud, EJ; Sweet, HO; Davisson, MT; Woychik, RP (1994). "El análisis molecular de mutaciones inversas de nonagouti (A) a agutí negro y canela (A(t)) y agutí de vientre blanco (Aw) revela formas alternativas de transcripciones de agutí". Genes & Development . 8 (4): 481–490. doi : 10.1101/gad.8.4.481 . PMID 8125260.
^ Vrieling, H.; Duhl, DM; Millar, SE; Miller, KA; Barsh, GS (1994). "Las diferencias en la pigmentación dorsal y ventral resultan de la expresión regional del gen agouti del ratón". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 91 (12): 5667–5671. Bibcode :1994PNAS...91.5667V. doi : 10.1073/pnas.91.12.5667 . PMC 44057 . PMID 8202545.
^ Klebig ML, Wilkinson JE, Geisler JG, Woychik RP (mayo de 1995). "La expresión ectópica del gen agouti en ratones transgénicos causa obesidad, características de diabetes tipo II y pelaje amarillo". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 92 (11): 4728–32. Bibcode :1995PNAS...92.4728K. doi : 10.1073/pnas.92.11.4728 . PMC 41780 . PMID 7761391.
^ Gunn, Teresa M.; Miller, Kimberly A.; He, Lin; Hyman, Richard W.; Davis, Ronald W.; Azarani, Arezou; Schlossman, Stuart F.; Duke-Cohan, Jonathan S.; Barsh, Gregory S. (1999). "El locus caoba del ratón codifica una forma transmembrana de la atrayente humana". Nature . 398 (6723): 152–156. Bibcode :1999Natur.398..152G. doi :10.1038/18217. PMID 10086356. S2CID 4371433.
^ Morgan, Hugh D.; Sutherland, Heidi GE; Martin, David IK; Whitelaw, Emma (1999). "Herencia epigenética en el locus agouti en el ratón". Nature Genetics . 23 (3): 314–318. doi :10.1038/15490. PMID 10545949. S2CID 21512043.
^ "Genética del color del pelaje del perro". www.doggenetics.co.uk . Consultado el 25 de septiembre de 2017 .
^ Dreger DL, Schmutz SM (2011). "Una inserción de SINE causa los fenotipos de color negro y fuego y de color fuego en los perros domésticos". The Journal of Heredity . 102 (Supl 1): S11-8. doi :10.1093/jhered/esr042. PMID 21846741.
^ Dreger DL, Parker HG, Ostrander EA, Schmutz SM (2013). "Identificación de una mutación asociada con los fenotipos de color canela y negro y canela en perros basset y corgis galeses de Pembroke". The Journal of Heredity . 104 (3): 399–406. doi : 10.1093/jhered/est012 . PMID 23519866.
^ Dayna L Dreger; et al. (29 de mayo de 2019). "True Colors: commercially-acquired morphological genotypes revealed hidden allele vary among dog breeds, informing both character ancestry and breed potential" (Colores verdaderos: los genotipos morfológicos adquiridos comercialmente revelan la variación oculta de alelos entre razas de perros, informando tanto la ascendencia de rasgos como el potencial de raza). PLOS ONE . 14 (10): e0223995. Bibcode :2019PLoSO..1423995D. doi : 10.1371/journal.pone.0223995 . PMC 6816562 . PMID 31658272 . Consultado el 23 de septiembre de 2019 .
^ Serie Agutí
^ Dayna L Dreger; et al. (3 de julio de 2020). "Genotipos atípicos de la proteína de señalización agutí canina sugieren un nuevo reordenamiento cromosómico". Genes . 11 (7): 739. doi : 10.3390/genes11070739 . PMC 7397341 . PMID 32635139.
^ Kerns JA, Newton J, Berryere TG, Rubin EM, Cheng JF, Schmutz SM, Barsh GS (octubre de 2004). "Caracterización del gen agutí del perro y una mutación no agutí en perros pastores alemanes". Genoma de mamíferos . 15 (10): 798–808. doi :10.1007/s00335-004-2377-1. PMID 15520882. S2CID 27945452.
^ Bannasch, Danika L.; et al. (2021). "Patrones de color de los perros explicados por promotores modulares de origen canino antiguo". Nature Ecology & Evolution . 5 (10): 1415–1423. Bibcode :2021NatEE...5.1415B. doi : 10.1038/s41559-021-01524-x . PMC 8484016 . PMID 34385618. S2CID 229549711.
^ Eizirik E, Yuhki N, Johnson WE, Menotti-Raymond M, Hannah SS, O'Brien SJ (marzo de 2003). "Genética molecular y evolución del melanismo en la familia de los gatos". Current Biology . 13 (5): 448–53. doi : 10.1016/S0960-9822(03)00128-3 . PMID 12620197. S2CID 19021807.
^ Eizirik E, Yuhki N, Johnson WE, Menotti-Raymond M, Hannah SS, O'Brien SJ (2003). "Genética molecular y evolución del melanismo en la familia de los gatos". Current Biology . 13 (5): 448–53. doi : 10.1016/S0960-9822(03)00128-3 . PMID 12620197. S2CID 19021807.
^ Kaelin CB, Xu X, Hong LZ, David VA, McGowan KA, Schmidt-Küntzel A, et al. (septiembre de 2012). "Especificación y mantenimiento de patrones de pigmentación en gatos domésticos y salvajes". Science . 337 (6101): 1536–41. Bibcode :2012Sci...337.1536K. doi :10.1126/science.1220893. PMC 3709578 . PMID 22997338.
^ "Gen A: distribución del pelo pigmentado de negro". Laboratorio de Genética Veterinaria de la UC Davis . Consultado el 26 de mayo de 2009 .
^ abc Rieder S, Taourit S, Mariat D, Langlois B, Guérin G (junio de 2001). "Mutaciones en los loci agouti (ASIP), de extensión (MC1R) y marrón (TYRP1) y su asociación con los fenotipos del color del pelaje en caballos (Equus caballus)". Genoma de mamíferos . 12 (6): 450–5. doi :10.1007/s003350020017. PMID 11353392. S2CID 2012676. La deleción de 11 pb en el exón 2 de ASIP (ADEx2) altera la secuencia de aminoácidos y se cree que extiende la señal de terminación regular de 210 pb a 612 pb. El cambio de marco iniciado por la deleción da como resultado una nueva proteína de señalización agouti modificada. ADEx2 se asoció completamente con el color de pelaje negro recesivo del caballo (A a /A a ) en todos los caballos tipificados hasta el momento
^ Castle WE, Singleton WR (septiembre de 1961). "El caballo palomino" (PDF) . Genética . 46 (9): 1143–50. doi :10.1093/genetics/46.9.1143. PMC 1210264 . PMID 13877241. Archivado (PDF) desde el original el 5 de septiembre de 2008.
^ Kostelnik B (2007). "Punto de partida". The Horse Colors Site . Archivado desde el original el 3 de marzo de 2008. Consultado el 4 de marzo de 2008 .
^ Sponenberg 2003, pág. 123. Fig. 9.10. "El efecto harinoso generalmente es más claro y más amarillo que las áreas residuales no negras (que tienden a ser más rojas) en caballos muy tiznados".
^ Nancy Castle (1 de marzo de 2008). "Brown/Bay Dun". Estación central de Dun . Archivado desde el original el 10 de marzo de 2008. Consultado el 4 de marzo de 2008 .
^ "Servicios de pruebas equinas". Pet DNA Services of AZ. Archivado desde el original el 22 de mayo de 2009. Consultado el 26 de mayo de 2009 .
^ "Believe in Brown" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 3 de marzo de 2014.
^ "Entendiendo el ADN equino y el agutí". Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2015.
^ "El enigmático caballo marrón | Genética del color".
^ Nancy Castle (1 de marzo de 2008). "Brown/Bay Dun". Estación central de Dun . Archivado desde el original el 10 de marzo de 2008. Consultado el 4 de marzo de 2008 .
^ ab Abitbol M, Legrand R, Tiret L (abril de 2015). "Una mutación sin sentido en el gen de la proteína de señalización agouti (ASIP) está asociada con el fenotipo de pelaje sin puntos de luz en burros". Genética, selección, evolución . 47 (1): 28. doi : 10.1186/s12711-015-0112-x . PMC 4389795 . PMID 25887951.
^ Sawin PB (1934). "Vinculación de los genes "WIDE-BAND" y "AGOUTI": el gen Agouti y un modificador que se ha demostrado que están situados en el mismo cromosoma en el conejo doméstico". Journal of Heredity . 25 (12): 477–481. doi :10.1093/oxfordjournals.jhered.a103864.
^ Letko, A.; Ammann, B.; Jagannathan, V.; Henkel, J.; Leuthard, F.; Schelling, C.; Carneiro, M.; Drögemüller, C.; Leeb, T. (2020). "Una deleción que abarca el promotor y el primer exón de la isoforma de transcripción ASIP específica del ciclo del pelo en conejos negros y tostados". Animal Genetics . 51 (1): 137–140. doi :10.1111/age.12881. PMID 31729778. S2CID 208034608.
Lectura adicional
Millar SE, Miller MW, Stevens ME, Barsh GS (octubre de 1995). "Los estudios de expresión y transgenicidad del gen agouti del ratón proporcionan información sobre los mecanismos por los que se generan los patrones de color del pelaje de los mamíferos". Desarrollo . 121 (10): 3223–32. doi :10.1242/dev.121.10.3223. PMID 7588057.
