Молекулярно-генетическая дактилоскопия особей felis catus акромеланистических окрасов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гомельский Государственный Университет им. Ф. Скорины

кафедра зоологии, физиологии и генетики, биологический факультет

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДАКТИЛОСКОПИЯ ОСОБЕЙ FELIS CATUS АКРОМЕЛАНИСТИЧЕСКИХ ОКРАСОВ

Зятьков Сергей Александрович,

старший преподаватель,

Курако Ирина Владимировна, Студент

г. Гомель

АННОТАЦИЯ

акромеланистический окрас ген молекулярный

В данной статье описаны гены, отвечающие за формирование акромеланистических окрасов, а также их геномная локализация. Помимо этого, апробированы методы молекулярно-генетической идентификации особей F. catus акромеланистических окрасов, позволяющие четко различать гетерозиготных особей (генотип Cc^s), которые фенотипически неотличимы от особей с генотипом СС.

Ключевые слова: Felis catus, сиамский окрас, тирозиназа, SNP.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Проявление сиамского окраса у кошек Felis catus L. происходит под влиянием гена С (Соlоr). Этот ген кодирует регуляторный белок-фермент - тирозиназу, который принимает участие в сложном биохимическом процессе превращения аминокислоты тирозина в меланины (эумеланин и феомеланин). Данный локус имеется у всех млекопитающих и довольно хорошо изучен. Наличие в генотипе доминантного аллеля С обеспечивает синтез нормальной тирозиназы, и тогда процесс наработки не только пигментов в меланоцитах, но и дофамина и ДОФА в других клетках нейрального происхождения протекает в полном объеме [1, с. 1648S]. У кошек в этом локусе помимо нормального доминантного аллеля С, который отвечает за нормальный синтез пигментов, имеется еще серия рецессивных мутантных аллелей.

Аллель с (альбино). Действие этого рецессивного аллеля вызывает формирование сплошного белого окраса. Это явление происходит из-за полной инактивации фермента тирозиназы и приводит к альбинизму. Кошки с данной мутацией (генотип сс) отчасти фенотипически схожи с животными с генотипом W-. Различия между ними в основном заключается в окраске зрачков, которые у кошек-альбиносов с генотипом сс -- розовые или кроваво-красные из-за полного отсутствия пигмента в радужной оболочке. В фелинологической литературе описаны альбиносы с голубыми глазами и теоретически их можно спутать с голубоглазыми кошками W-. Однако альбиносы встречаются в популяциях наших кошек крайне редко, так что, увидев белую голубоглазую кошку, можно практически безошибочно утверждать, что ее окрас определяется доминантным W-геном, а не гомозиготностью по аллелю с (альбино).

Аллели с^s, с^b. Помимо рецессивных аллелей альбино в локусе С имеются еще два: с^s (сиамский), с^b (бурманский). Они вызывают неравномерное окрашивание тела кошки. Такие животные имеют темную голову, конечности и хвост и значительно более светлый корпус. Эти окрасы возникают в результате наличия температуро-чувствительной формы тирозиназы. При нормальной температуре тела активность данной формы тирозиназы резко снижена, что и приводит к осветлению окраса. Сниженная температура головы и конечностей способствует активации фермента и запускает нормальный синтез пигмента, что и обеспечивает развитие типичного «сиамского» окраса.

Окрас, называемый бурманским (иначе бурмесским), хотя и более темный, и менее контрастный, чем окрас сиамов, но сохраняет ту же закономерность интенсивного окрашивания выступающих участков тела. Глаза у сиамов, как известно, голубые или синие, а у бурмы -- золотистые. Эти признаки также определяются действием аллелей c^s и с^b [2, с. 23].

Долгое время оставалась неизвестной локализация этого гена в хромосоме, а также нуклеотидная последовательность этого гена и молекулярно-генетический механизм проявления акромеланистического окраса.

Проведенные исследования по геному кошек пролили свет на эти пробелы. Ген тирозаназы имеет длину 1587 н.п., включает 5 экзонов.

Особи с сиамским и обычным «несиамским» окрасом отличаются друг от друга однонуклеотидным замещением (SNP) во 2 экзоне гена тирозиназы. Нуклеотидная последовательность фрагмента ДНК, содержащего 2 экзон гена тирозиназы для особей с аллельным вариантом сиамского типа (аллель c^s) (GenBank: AY743348.1) и особей «несиамского» дикого типа (аллель С) (GenBank: AY743346.1) представлены на рисунках 1 и 2 [3, с. 119].

Рис. 1 Фрагмент ДНК, содержащий 2 экзон гена тирозиназы для особей с аллельным вариантом сиамского типа (аллель c^s)

Рис. 2 Фрагмент ДНК, содержащий 2 экзон гена тирозиназы для особей с аллельным «несиамского» типа (аллель С)

На предложенных рисунках 1 и 2 хорошо заметно месторасположение однонуклеотидного замещения (выделено цветом), кроме того на этом же рисунке подчеркнуты участки ДНК для пары праймеров, которые успешно используются при амплификации аллелей локуса TYR2.

Таким образом, последовательность праймеров необходимая для амплификации предложенного фрагмента размером 179 н.п. будет следующей:

Прямой праймер - tagccgattggaggatacaa

Обратный праймер - gcagctttatccatggaacc.

Рестрикция

Фрагменты ДНК размером 179 н.п. полученные после амплификации присутствуют как у особей F. catus «сиамского», так и «несиамского» окраса. Поэтому было предложено использовать рестиктазу Hpa II. Эта рестриктаза имеет следующий сайт узнавания (стрелками указаны сайты рестрикции):

Сайт узнавания для предложенной рестиктазы как раз и содержит наше однонуклеотидное замещение. Это хорошо заметно на рисунках 3 и 4.

Рис. 3 Фрагмент ДНК, содержащий сайт узнавания для Hpa II у особей с аллельным вариантом сиамского типа (аллель c^s)

Рис. 4 Фрагмент ДНК, содержащий сайт узнавания для Hpa II у особей с аллельным вариантом несиамского типа (аллель С)

В этой связи после рестрикции у особей «сиамского» окраса фрагмент размером 179 н.п. останется не тронутым, а у особей «несиамского» окраса будет подвержен рестрикции с образованием фрагментов размером 62 н.п. и 117 н.п.

Ампликоны полученные в ходе ПЦР после последующей рестрикции в дальнейшем подвергали гель-электрофорезу. Таким образом, электрофорез в агарозном геле позволяет разделить, а затем легко извлечь полученные, в результате ПЦР, фрагменты ДНК в чистом виде, для последующего использования. Кроме того, анализируя электрофоретические спектры ДНК на геле, можно точно установить генотип F. catus по гену, кодирующему тирозиназу (рисунок 5).

М 1 2 3 К+ К-

Рис. 5 Электрофореграмма продуктов рестрикции по гену TYR

Из рисунка 23 видно, что образец 1 включает 2 фракции (62 н.п. и 117 н.п.), что возможно только для особей с генотипом СС. Образец 2 содержит 3 фракции (62 н.п., 117 н.п. и 179 н.п.), что говорит о гетерозиготном генотипе Cc^s. Что касается 3 образца, то там присутствует только одна фракция (179н.п.), что характеризует гомозиготу c^sc^s.

В результате проведенных исследований нами были отработаны и апробированы методы молекулярно-генетической идентификации особей F. catus акромеланистических окрасов, позволяющие четко различать гетерозиготных особей (генотип Cc^s), которые фенотипически неотличимы от особей с генотипом СС.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Morris J.G., Yu S., Rogers Q.R. Red Hair in Black Cats Is Reversed by Addition of Tyrosine to the Diet // The journal of Nutrition. 2002. № 132. P. 1646S-1648S.

2. Гончаренко, Г.Г., Зятьков С.А. Генетика. Анализ наследственных закономерностей на генах меха кошек Felis catus. Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины. 2007. 108 с.

3. Lyons L.A., Imes D.L., Rah H.C., Grahn,R.A. Tyrosinase mutations associated with Siamese and Burmese patterns in the domestic cat (Felis catus) // Anim. Genet. 2005. № 36 (2). P. 119-126

Размещено на Allbest.ru