Локус E. Распределение пигмента

_{Последнее обновление страницы 7 сентября 2024 О.В. — дополнение об аллелях e^h и e^g.}

Локус Е (extension)–«распространение эумеланина» – отвечает за наличие эумеланиновой (черной или коричневой) пигментации шерсти и распределение ее по корпусу собаки. Локус E–это обозначение гена рецептора меланоцит-стимулирующего гормона MC1R (melanocortin receptor 1), расположенного на 5-ой хромосоме.

Основные аллели локуса
Для локуса Е описано восемь аллелей: E^m (маска), e^g (гризли, домино), E (дикий тип), e^A (“домино северных собак”), e¹, е², e³ (рецессивный рыжий), и e^h (“соболиного” окраса спаниелей). По самым последним научным публикациям, порядок доминирования: E^m > E > e^A /e^h /e^g > e^1-3, хотя в более ранних работах были разногласия по поводу порядка доминирования аллелей e^gи e^h.

• E^m — наличие темной эумеланиновой маски
• E – “дикий тип”, регулирует синтез эумеланина по всему телу собаки
• e^g — окрас «гризли» короткошерстных борзых и окрас «домино» афганов
• e^h— «соболиный» окрас кокеров
• e^А– «домино северных собак»
• e¹ — препятствует проникновению эумеланина в волосы
• e² — препятствует проникновению эумеланина в волосы
• e³ — препятствует проникновению эумеланина в волосы

Аллель E^m. Эумеланиновая “маска”.

Аллель Е^m (extension mask) отвечает за распределение эумеланиновой окраски на морде собаки, которую называют маской. Аллель Е^m доминантный, то есть одной копии E^m в генотипе по локусу E достаточно для проявления маски в фенотипе собаки. У собак с полностью эумеланиновым окрасом (рецессивным или доминантным “черным”) маска будет неразличима на фоне сплошного окраса. Однако при этом такие собаки вполне могут быть носителями аллеля маски и передать его потомкам. На фоне доминантно-рыжего, зонарно-серого, чепрачного, подпалого и тигрового окрасов маска проявляется в полную силу. Однако у интенсивно-рыжих собак с коричневым эумеланином (генотип A^y/- b/b E^m/- I/- k^y/k^y) маска может также стать практически незаметной. У разных собак маска может отличаться по степени выраженности: от еле заметного потемнения на морде до сильного зачернения, и даже в редких случаях может распространяться и на грудь и лапы собак, как у некоторых малинуа.

Аллель“дикого типа” Е

E регулирует распространение пигментов группы эумеланина (совместно с феомеланином) по всему корпусу. Рисунок окраса зависит от наличия того или иного аллеля локусов А и К.

Аллель е. Рецессивный рыжий.

Cамые рецессивные аллели в локусе Е – аллели е – блокируют появление темной пигментации в шерсти по всему корпусу собаки. В гомозиготном состоянии – у собак с генотипом е/е – будет отсутствовать эумеланин, и как следствие, собака будет рыжей («рецессивный рыжий»). Аллели е не влияют на пигментацию кожи, цвет носа и глаз, поэтому у рецессивных рыжих собак возможен черный или коричневый цвет кожи и носа. Есть три разных мутации, приводящих к рецессивному рыжему: e¹, е², e³. Самый распространенный – аллель е¹ – встречается у широкого спектра пород, тогда как е² – у австралийской пастушьей (наряду с e¹), и е³— у хаски. Механизм их действия и распространения в разных породах еще нуждается в дальнейшем анализе, но скорее всего все три аллеля функционально идентичны.

Под действием модификаторов интенсивности рецессивный рыжий окрас может иметь разные оттенки –“красный”, ярко-рыжий, кремовый, лимонный, абрикосовый, оранжевый, светло-желтый, белый и прочие. Все остальные аллели локуса E доминируют над е, следовательно у собак с аллелем e в гетерозиготе будет присутствовать эумеланин в окрасе.

Рецессивный рыжий, хоть и является самым рецессивным в серии аллелей локуса E, “перекрывает” проявление многих других генов окраса. В генетике такое взаимодействие называется рецессивный эпистаз. Например, у гомозигот по e/e не проявляются окрасы серии агути и эумеланиновая пигментация у сплошных эумеланиновых собак, а также сложно различить наличие мраморного или ослабленного (“дильютного”) окрасов.

Аллель e^A.“Домино северных собак”.

Аллель e^A (extension ancient red), обнаруженный в 2019 году, образует окрас, внешне напоминающий подпалый, с хорошо выраженной обратной маской. Встречается у ряда древних ездовых пород, особенно характерен для хаски и маламутов, а также у некоторых современных пород, например, у чихуахуа. Аллель e^A (от “ancient”- древний) так назван, так как был обнаружен в ДНК у останков собак десятитысячелетней давности. Иногда аллель e^А обозначают как E^d (от “domino” — домино), но речь идет об одном и том же аллеле.

Этот вариант приводит к интересному эффекту: y собак с генотипом k^y/k^y, гомозиготность e^A/e^A (или гетерозиготность e^A/e) приводит к модификации распределения эу- и феомеланина по примеру «домино» маламута или «хаски» чихуахуа. Такая модификация e^A руководствуется принципом расширения зон с феомеланином и уменьшением количества эумеланина в волосах. Этот эффект, по-видимому, связан с частичной потерей функций локусом E.

Eще интереснее, что у собак с генотипом К^B/- (доминантный “черный”) аллель e^A подавляет работу локуса К и приводит к фенотипу, определяемому локусом агути, вместо сплошного эумеланинового окраса.

Подробнее изучить примеры окрасов собак, вызванных сочетанием e^A/e^A с разными аллелями локусов A и K можно по иллюстрации из научной статьи Андерсон и соавторов, пройдя по этой ссылке. Мы будем счастливы, если Вы пришлете нам фотографии своих собак с разными примерами проявлений этого древнего аллеля (и с ДНК-тестами) для оформления этой страницы.

Аллель e^g. «Домино» афганской борзой и «гризли» у салюки.

Аллель e^g (extension grizzlе) выявлен у борзых и проявляется у собак, гомозиготных по аллелям a^t/a^t локуса агути. Под воздействием этого аллеля у его обладателей происходит модификация подпалого окраса: расширяется зона подпала, происходит осветление чепрака, на морде и голове образуется светлая маска характерной формы, называемая обратной. Может он быть и в тигровом варианте. У афганов этот окрас называется «домино», у салюки —«гризли», у русских псовых борзых —«бурматный». Генотип собак подобных окрасов —a^t/a^t e^g/- по локусам A и E в сочетании с k^y/k^y или K^br/- в локусе K.

Под воздействием аллеля e^g по cходному принципу осветляются и окрасы у собак со «доминантным черным» (генотип e^g/e^g K^B/- a^t/a^t или e^g/e K^B/- a^t/a^t). Изучить разные проявления аллеля e^g на фоне разных аллелей локусов A и K можно по иллюстрации из научной статьи тут.

В первоначальном исследовании Dreger и соавторов 2010 года показано, что данный аллель доминантен по отношению к аллелю «дикого типа» E, тогда аллель обозначили E^g (заглавные буквы подчеркивают доминантность). Однако со временем накопилось достаточно данных, чтобы опровергнуть это наблюдение, и новая статья Хонканен и соавторов 2024 года ввела коррективы в иерархию взаимодейсвия аллелей локуса E, подтвердив, что аллель e^g рецессивен по отношению к аллелю «дикого типа»: E > e^g.

В последние годы аллель e^g был выявлен при комплексном молекулярно-генетическом исследовании как минимум у 26 пород, в том числе у акиты, такс, фоксхаунда, йоркширского терьера, что свидетельствует о его более широком его распространении, чем предполагалось изначально.

«Cоболиный» окрас спаниеля — аллель e^h

Аллель e^h (extension hypo — гипопигментированный эумеланин) обнаружен у английских и американских кокер спаниелей. У собак с генотипами a^t/a^t e^h/e^h К^В/- или a^t/a^t e^h/e К^В/- проявляется «соболиный» окрас, специфичный для данных пород. Фенотипически окрас похож на осветленный чепрачный или сильно затененный рыжий окрас. У кокеров c генотипами a^t/a^t e^h/e^h k^y/k^y или a^t/a^t e^h/e k^y/k^y окрас проявляется как «грязный рыжий». Несмотря на то, что тесты на этот аллель коммерческие лаборатории делают уже много лет, научная публикация, описывающая идентификацию и проявление этого аллеля, вышла только в апреле 2024 года. Фотографии собак с разными генотипами из научной статьи можно посмотреть тут.

Исследования ДНК иыпяс собак 268 пород показал, что аллель e^h встречается только у кокер спаниелей и их миксов, что указывает на относительно недавнее возникновение этого аллеля, уже после обособления породы.

Интересно, что идентичная мутация описана и у других млекопитающих. Как и в случае с «соболиными» спаниелями, она снижает эумеланиновую пигментацию и приводит к рыжим волосам у человека, янтарному окрасу кошек и каштановому окрасу лошадей.

Литература.

Honkanen L, Loechel R, Davison S, Donner J, Anderson H. Canine coat color E locus updates: Identification of a new MC1R variant causing ‘sable’ coat color in English Cocker Spaniels and a proposed update to the E locus dominance hierarchy. Anim Genet. 2024 Apr;55(2):291-295. Pubmed reference: 38282569 DOI: 10.1111/age.13398

Brancalion, L., Haase, B., Wade, C.M. Canine coat pigmentation genetics: a review. Anim Genet, 2021. Pubmed reference: 34751460. DOI: 10.1111/age.13154

Anderson, H., Honkanen, L., Ruotanen, P., Mathlin, J., Donner, J. Comprehensive genetic testing combined with citizen science reveals a recently characterized ancient MC1R mutation associated with partial recessive red phenotypes in dog. Canine Med Genet 7:16, 2020. Pubmed reference: 33292722. DOI: 10.1186/s40575-020-00095-7.

Dreger, D.L., Hooser, B.N., Hughes, A.M., Ganesan, B., Donner, J., Anderson, H., Holtvoigt, L., Ekenstedt, K.J. True Colors: Commercially-acquired morphological genotypes reveal hidden allele variation among dog breeds, informing both trait ancestry and breed potential. PLoS One 14:e0223995, 2019. Pubmed reference: 31658272. DOI: 10.1371/journal.pone.0223995

van Rooy, D., Wade, C.M. Association between coat colour and the behaviour of Australian Labrador retrievers. Canine Genet Epidemiol 6:10, 2019. Pubmed reference: 31798910. DOI: 10.1186/s40575-019-0078-z

Dürig, N., Letko, A., Lepori, V., Hadji Rasouliha, S., Loechel, R., Kehl, A., Hytönen, M.K., Lohi, H., Mauri, N., Dietrich, J., Wiedmer, M., Drögemüller, M., Jagannathan, V., Schmutz, S.M., Leeb, T. Two MC1R loss-of-function alleles in cream-coloured Australian Cattle Dogs and white Huskies. Anim Genet 49:284-290, 2018. Pubmed reference: 29932470. DOI: 10.1111/age.12660

Nowacka-Woszuk, J., Salamon, S., Gorna, A., Switonski, M. Missense polymorphisms in the MC1R gene of the dog, red fox, arctic fox and Chinese raccoon dog. J Anim Breed Genet 130:136-41, 2013. Pubmed reference: 23496014. DOI: 10.1111/jbg.12005

Ollivier, M., Tresset, A., Hitte, C., Petit, C., Hughes, S., Gillet, B., Duffraisse, M., Pionnier-Capitan, M., Lagoutte, L., Arbogast, R.M., Balasescu, A., Boroneant, A., Mashkour, M., Vigne, J.D., Hänni, C. Evidence of coat color variation sheds new light on ancient canids. PLoS One 8:e75110, 2013. Pubmed reference: 24098367. DOI: 10.1371/journal.pone.0075110

Switonski, M., Mankowska, M., Salamon, S. Family of melanocortin receptor (MCR) genes in mammals-mutations, polymorphisms and phenotypic effects. J Appl Genet 54:461-72, 2013. Pubmed reference: 23996627. DOI: 10.1007/s13353-013-0163-z

Wang, G.D., Cheng, L.G., Fan, R.X., Irwin, D.M., Tang, S.S., Peng, J.G., Zhang, Y.P. Signature of balancing selection at the MC1R gene in Kunming dog populations. PLoS One 8:e55469, 2013. Pubmed reference: 23424634. DOI: 10.1371/journal.pone.0055469

Dreger, D.L., Schmutz, S.M. A case of canine chimerism diagnosed using coat color tests. Mol Cell Probes 26:253-5, 2012. Pubmed reference: 22433982. DOI: 10.1016/j.mcp.2012.03.004

Schmutz, S.M., Melekhovets, Y. Coat color DNA testing in dogs: theory meets practice. Mol Cell Probes 26:238-42, 2012. Pubmed reference: 22507852. DOI: 10.1016/j.mcp.2012.03.009

Oguro-Okano, M., Honda, M., Yamazaki, K., Okano, K. Mutations in the melanocortin 1 receptor, β-defensin 103 and agouti signaling protein genes, and their association with coat color phenotypes in Akita-inu dogs. J Vet Med Sci 73:853-8, 2011. Pubmed reference: 21321476

Dreger, DL., Schmutz, SM. A new mutation in MC1R explains a coat color phenotype in 2 «Old» breeds: Saluki and Afghan Hound. J Hered :, 2010. Pubmed reference: 20525767. DOI: 10.1093/jhered/esq061

Kerns, JA., Olivier, M., Lust, G., Barsh, GS. Exclusion of melanocortin-1 receptor (mc1r) and agouti as candidates for dominant black in dogs. J Hered 94:75-9, 2003. Pubmed reference: 12692166

Schmutz, S.M., Berryere, T.G., Goldfinch, A.D. TYRP1 and MC1R genotypes and their effects on coat color in dogs Mammalian Genome 13:380-387, 2002. Pubmed reference: 12140685. DOI: 10.1007/s00335-001-2147-2

Schmutz, S.M., Moker, J.S., Berryere, T.G., Christison, K.M., Dolf, G. An SNP is used to map MC1R to dog chromosome 5 Animal Genetics 32:43-44, 2001. Pubmed reference: 11419347

Everts, R.E., Rothuizen, J., van, Oost, B.A. Identification of a premature stop codon in the melanocyte-stimulating hormone receptor gene (MC1R) in Labrador and Golden retrievers with yellow coat colour Animal Genetics 31:194-199, 2000. Pubmed reference: 10895310

Newton, J.M., Wilkie, A.L., He, L., Jordan, S.A., Metallinos, D.L., Holmes, N.G., Jackson, I.J., Barsh, G.S. Melanocortin 1 receptor variation in the domestic dog Mammalian Genome 11:24-30, 2000. Pubmed reference: 10602988

Sponenberg, D.P., Bigelow, B. An extension locus mosaic Labrador retriever dog Journal of Heredity 78:406 only, 1987. Pubmed reference: 3429845

Little, C.C. The Inheritance of Coat Color in Dogs Comstock Publishing Associates, Cornell University Press, Ithaca, NY :, 1957.