Учёные нашли ген, ответственный за рыжий окрас у кошек

Спустя 60 лет исследований учёные смогли выяснить, от чего зависят различные окрасы у кошек — рыжих, трёхцветных (калико) и черепаховых. Известно, что рыжие коты, как, например, Принц Гарри Хаузен на фото, обладают той же генетической делецией, которая вызывает появление рыжих пятен у трёхцветных кошек, таких как Мона Лиза, и черепаховых, как Каме. Большинство рыжих кошек — самцы, что связано с особенностями кошачьей генетики. Эта же генетическая особенность объясняет, почему почти все трёхцветные и черепаховые кошки — самки. Учёные, интересующиеся этими половыми различиями или просто любящие кошек, более 60 лет искали ген, ответственный за рыжую шерсть и пёструю окраску трёхцветных и черепаховых кошек. Теперь две команды исследователей независимо друг от друга обнаружили эту мутацию и открыли белок, который влияет на цвет шерсти так, как это ранее не наблюдалось у других животных.

Трёхцветные и черепаховые кошки рождаются от скрещивания чёрной кошки и рыжего кота. Почти все такие животные — самки, что указывает на расположение гена, ответственного за окраску, на Х-хромосоме. Самцы же наследуют только одну Х-хромосому, и их окрас обычно однотонный. Например, небезызвестный мультяшный кот Гарфилд получил свою единственную Х-хромосому от рыжей матери. 

Самки, напротив, наследуют по одной Х-хромосоме от каждого из родителей. Во время эмбрионального развития в каждой клетке случайным образом активируется одна из двух Х-хромосом, а вторая «отключается» (процесс инактивации Х-хромосомы). В результате у черепаховых кошек формируются пятна чёрной и рыжей шерсти в зависимости от того, какая Х-хромосома активна в конкретной области кожи. У трёхцветных кошек добавляется белый цвет из-за второго генетического механизма, подавляющего выработку пигмента в некоторых клетках.

Ранее считалось, что ген Mc1r, отвечающий за рыжую окраску у других млекопитающих, связан с этим процессом. Однако у кошек этот ген не играет ключевой роли, так как он не расположен на Х-хромосоме, и у большинства рыжих кошек нет мутаций Mc1r. Это оставалось генетической загадкой.

Исследователи из команды Грега Барша (Стэнфордский университет) изучили образцы кожи от восьми эмбрионов кошек — рыжих и не рыжих. Они обнаружили, что у рыжих кошек клетки-меланоциты производят в 13 раз больше РНК гена Arhgap36, расположенного на Х-хромосоме. Однако мутаций в самом кодирующем участке гена обнаружено не было. Вместо этого у рыжих кошек отсутствовал участок ДНК рядом с этим геном, который, вероятно, регулирует его активность.

Сканирование базы данных геномов 188 кошек показало, что у всех рыжих, трёхцветных и черепаховых кошек присутствует одинаковая мутация. Эти результаты исследования окраса кошек опубликованы на сервере препринтов bioRxiv.

Параллельно команда Хироюки Сасаки из Университета Кюсю провела аналогичное исследование и пришла к тем же выводам. Они обнаружили эту мутацию у 24 кошек из Японии и 258 кошек со всего мира. В коже трёхцветных кошек в рыжих участках уровень РНК Arhgap36 был выше, чем в чёрных или коричневых.

Обе команды выяснили, что увеличение количества белка Arhgap36 активирует молекулярный путь, заставляющий клетки меланоциты производить светлый рыжий пигмент независимо от активности Mc1r. Ранее не было известно, что этот ген может влиять на окраску кожи или шерсти.

Учёные предполагают, что эта мутация влияет только на меланоциты, поэтому кошки с таким геном здоровы, а их необычная окраска делает их ещё более привлекательными. Ген Arhgap36 ведёт себя как типичный ген на Х-хромосоме, но его активация за счёт мутации — редкость.

Лесли Лайонс, генетик из Университета Миссури, считает, что это долгожданное открытие. Исследование кошачьих окрасов помогает понять сложные механизмы взаимодействия генов и их связи с окружающей средой. Есть предположения, что рыжие кошки существовали ещё в Древнем Египте, что открывает новые горизонты для изучения их эволюции.

Лайонс отметил:

«Всё, что нужно знать о генетике животных, можно узнать от вашей кошки».

Источник: science.org