Genética de la coloración agutí

El gen agouti, la proteína de señalización agouti (ASIP), es responsable de las variaciones de color en muchas especies. Agouti trabaja con la extensión para regular el color de la melanina que se produce en el pelo. La proteína agouti provoca la producción de feomelanina de rojo a amarillo, mientras que la molécula competidora α-MSH señala la producción de eumelanina de marrón a negro. En ratones de tipo salvaje, los ciclos alternos de producción de agouti y α-MSH causan la coloración agouti . Cada pelo tiene bandas amarillas que crecieron durante la producción de agouti y negras que crecieron durante la producción de α-MSH. Los ratones de tipo salvaje también tienen el vientre de color claro. El pelo en esa zona es de color crema en toda su longitud porque la proteína agouti se produjo durante todo el tiempo que el pelo estuvo creciendo. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

En ratones y otras especies, las mutaciones con pérdida de función generalmente causan un color más oscuro, mientras que las mutaciones con ganancia de función causan un pelaje más amarillento. ^{[ 3 ]}

En 1979, se conocían 17 alelos de agouti en ratones. ^{[ 4 ]}

• El alelo amarillo letal 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 gen amarillo viable A ^vy se parece al gen amarillo letal y también causa obesidad, pero no es letal cuando es homocigoto. Los ratones homocigotos amarillo viable pueden presentar una coloración variable, desde amarillo claro hasta negro y amarillo moteado, e incluso un color más oscuro similar al agutí. ^{[ 4 ]}
• El amarillo intermedio A ⁱⁱ provoca una coloración amarilla moteada, que al igual que el amarillo viable a veces puede parecerse al agutí. ^{[ 4 ]}
• Los heterocigotos amarillo siena A ^sy son de un amarillo oscuro, mientras que los homocigotos son generalmente de un amarillo más claro. ^{[ 4 ]}
• Los ratones agutí de vientre blanco A ^W tienen coloración agutí, con pelos que son negros en las puntas, luego amarillos, luego negros de nuevo, y vientres de color blanco a marrón claro. ^{[ 4 ]}
• Agouti A se parece a A ^W pero el vientre es oscuro como el lomo. ^{[ 4 ]}
• El gen a/a t ^produce un lomo negro con el vientre marrón claro. Los heterocigotos a/a ^t se parecen a los ratones A ^{W. [ 4 ]}
• Los ratones Nonagouti son casi completamente negros, con solo unos pocos pelos amarillos alrededor de las orejas y los genitales. ^{[ 4 ]}
• Los ratones Extreme Nonagouti a ^e son completamente negros y son recesivos respecto a todos los demás alelos de la serie. ^{[ 4 ]}

Esta no es una lista completa de los alelos agouti del ratón.

El alelo no agutí a tiene una probabilidad inusualmente alta de revertir al alelo negro y marrón 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 observa 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 pelo, como se observa en los ratones agutí y agutí de vientre blanco. ^{[ 6 ]}

El amarillo letal y el amarillo viable causan obesidad , características de diabetes tipo II y una mayor probabilidad de tumores. ^{[ 2 ]} En ratones normales, Agouti solo se expresa en la piel durante el crecimiento del pelo, pero estas mutaciones amarillas dominantes hacen que se exprese en otros tejidos , incluyendo hígado , músculo y grasa . ^{[ 7 ]} El locus caoba interactúa con Agouti y una mutación allí puede anular los efectos del amarillo letal sobre la pigmentación y el peso corporal. ^{[ 8 ]}

Los ratones agutí amarillos viables pueden heredar diferencias epigenéticas de su madre que afectan el grado de amarillez o coloración marrón de su pelaje. ^{[ 9 ]}

El gen agouti del ratón se encuentra en ^el cromosoma 2. ^{[ 2} ]

En los perros , el gen agouti está asociado con varios colores y patrones de pelaje. ^{[ 10 ]}

Los alelos del locus A están relacionados con la producción de la proteína de señalización agouti (ASIP) y determinan si un animal presenta un aspecto agouti y, al controlar la distribución del pigmento en los pelos individuales, qué tipo de agutí. Existen cuatro alelos conocidos en el locus A:

• A ^y = Leonado o sable (marrón claro con bigotes negros y cantidades variables de pelos con puntas negras y/o completamente negros dispersos por todo el cuerpo) - el color leonado generalmente se refiere a perros con un tono marrón claro más definido y el color sable a aquellos con un sombreado más negro.
• a ^w = Agutí de tipo salvaje (cada pelo con 3-6 bandas alternas negras y marrones) - también llamado marta lobo
• a ^t = Punto bronceado (negro con manchas bronceadas en la cara y la parte inferior) - incluyendo bronceado de silla (bronceado con silla o manta negra) ^{[ 11 ] [ 12 ]}
• a = Negro recesivo (negro, inhibición de la feomelanina)
• Se ha identificado un gen recombinante ^{de color cervato} (que expresa un fenotipo variado según la raza) en numerosos spaniels tibetanos e individuos de otras razas, incluido el dingo. Su posición jerárquica aún no se comprende. ^{[ 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 ]}

• El alelo ^y es incompletamente dominante sobre el alelo ^t , por lo que los individuos heterocigotos tienen más manchas negras, especialmente de cachorros, y el alelo ^y a ^t puede asemejarse al fenotipo a ^w a ^w . Otros genes también influyen en la cantidad de negro en el pelaje.
• El alelo ^w es el único presente en muchos spitz nórdicos, y no está presente en la mayoría de las demás razas.
• a ^t incluye tan point y saddle tan, ambos con apariencia de tan point al nacer. Los genes modificadores en los cachorros saddle tan provocan una reducción gradual del área negra hasta que se alcanza el patrón saddle tan.
• Este alelo solo está presente en unas pocas razas. La mayoría de los perros negros lo son debido a un alelo del locus K.

Un estudio de 2021 halló causas genéticas distintas para los colores leonado y sable, a los que denomina "amarillo dominante" y "amarillo sombreado". Ambos presentan un promotor del ciclo del pelo más activo que el agutí de tipo silvestre, pero el amarillo dominante también tiene un promotor ventral más activo. Se cree que el promotor del ciclo del pelo implicado en estos colores surgió hace unos 2 millones de años en una especie extinta de cánido, que posteriormente se hibridó con lobos. ^{[ 17 ]}

El alelo 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 , causa 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 gatitos. La coloración naranja ligada al sexo es epistática sobre agutí y previene la producción de pigmento negro.

En los caballos normales, 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 ASIP que, cuando era homocigota, dejaba al caballo sin ningún 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 bayo se simboliza como A , mientras que el alelo recesivo que produce negro se simboliza como a . La extensión es epistática sobre agouti y causará coloración castaña independientemente de qué alelos agouti estén presentes.

Historia

La causa de las distintas tonalidades de castaño, en particular los factores genéticos responsables del castaño salvaje y el 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 sugirió cuatro posibles alelos para el gen "A": A+ , A , At y ^a , en orden de mayor a menor dominancia. ^{[ 23 ]}

Esto se aceptó hasta la década de 1990, cuando se popularizó una hipótesis diferente. ^{[ 24 ]} Esta proponía que los tonos de castaño eran causados ​​por muchos genes diferentes, algunos que aclaraban el pelaje y otros que lo oscurecían. Esta teoría también sugería que los caballos de color marrón oscuro eran caballos negros con un rasgo llamado pangaré . ^{[ 25 ]} El pangaré es un rasgo ancestral también llamado "harinoso", que delimita las partes blandas o comunicativas del caballo en color beige.

La combinación de negro y pangaré fue descartada como causa del color marrón foca en 2001, cuando un equipo de investigación francés publicó Mutaciones en los loci agouti (ASIP), extension (MC1R) y brown (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 Agouti y encontró que ninguno de los caballos que presentaban el fenotipo marrón foca era homocigoto 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 fiables. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

Los alelos genéticos que crean el color marrón foca y el bayo de tipo salvaje siguen siendo desconocidos. Todavía se plantea la hipótesis de que, hasta cierto punto, el oscurecimiento del color del pelaje en algunos bayos puede estar regulado por genes no relacionados con rasgos como el " hollín ". ^{[ 31 ]}

La mayoría de los burros tienen zonas 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 gen agutí hace que esas zonas sean del mismo color que el cuerpo, en un patrón llamado ausencia de puntos claros o NLP, similar al gen negro recesivo en otros mamíferos. Este alelo se encuentra en los burros normandos y en los burros miniatura americanos . ^{[ 32 ]}

En los conejos, el tipo silvestre es agutí con el 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 marrón. Se estima que el alelo no agutí apareció por primera vez antes de 1700. ^{[ 3 ]}

Agouti está vinculado al gen de banda ancha , con una tasa de entrecruzamiento de aproximadamente el 30%. ^{[ 33 ]}

Al igual que los ratones agutí de vientre blanco, los conejos con el gen agutí de tipo silvestre producen transcripciones con extremos 5' no traducidos diferentes que presentan una expresión dorsal y ventral distinta. El exón 1A se expresa únicamente en la región del vientre y podría ser responsable del color más claro en esa zona. ^{[ 3 ]}