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¿Por qué algunos felinos tienen motas y otros bandas?

Tigre

El color del pelaje de los mamíferos es un ejemplo clásico del efecto de la interacción entre varios genes que afectan al mismo carácter. Actualmente, existe numerosa información sobre genes que están implicados en el color, la forma y el tamaño del pelaje en diversas especies de mamíferos (ratones, perros, caballos,…) y sobre cómo funcionan a nivel molecular los productos de esos genes. Sin embargo, quedan muchas lagunas por aclarar, por ejemplo, ¿cuál es el mecanismo por el que aparecen patrones repetitivos en el pelaje de algunas especies felinas?, es decir, ¿por qué y cómo los tigres presentan bandas repetitivas, mientras que los guepardos muestran patrones de pelaje moteado?.  La respuesta a estas preguntas es desconocida, pero un trabajo publicado en la revista Science el 21 de septiembre del 2012, realizado por investigadores de USA, China, Namibia, Brasil y Sudáfrica, aporta algunas pistas.

Guepardo

Según estos investigadores, la aparición de patrones repetitivos en el pelaje de los grandes felinos puede ser analizado más sencillamente utilizando el gato doméstico (Felis catus) como especie modelo: en gatos, hay animales que presentan un aspecto atigrado y otros de aspecto moteado, de forma similar al pelaje de tigres y guepardos, respectivamente. Los gatos salvajes del Viejo Mundo, de los que se originó el gato doméstico hace unos 10.000 años, presentan un aspecto atigrado; sin embargo, en algunas razas modernas el patrón moteado es común, lo cual sugiere que el modelo moteado en los gatos se debe a una variante alélica que ha sido recientemente seleccionada.

Por trabajos previos se sabe que la diferencia entre el patrón atigrado y el moteado se debe a un solo locus, denominado Tabby (Ta) que confiere aspecto atigrado y que se comporta como un gen con dos alelos, donde el fenotipo recesivo (Tab Tab) correspondería al fenotipo manchado y el dominante (TaM Tab y TaM TaM) al atigrado. Sin embargo, la posición en el genoma del teórico locus Tabby no ayuda a conocer cuál es concretamente el gen candidato, ya que la secuencia actualmente disponible del genoma del gato, no está completa en la región genómica que ocuparía el gen Tabby. La comparación con regiones genómicas homólogas del genoma del perro y de humanos, sugiere una región candidata de ~ 5 Mb de longitud dentro de la cual estaría este gen.

(A) Allelic variation at Tabby [mackerel (TaM) is dominant to blotched (Tab)] controls the arrangement of dark- and light-colored areas. Diagrams indicate how the distribution of black or brown eumelanin versus yellow or pale pheomelanin within individual hairs underlies the macroscopic color patterns, although in reality cat hairs frequently exhibit multiple pheomelanic bands. (B) Taqpep encodes a type II membrane protein with aminopeptidase activity encoded by the ectodomain. Mutant allele frequencies are from a survey of 119 feral and outbred cats (table S1). The T139N allele is associated (P = 0.0017, Fisher’s exact test) with an atypical swirled pattern but is incompletely penetrant (table S1 and fig. S2). (C B Kaelin et al. Science 2012;337: 1536-1541)

El equipo de investigación ha analizado mediante análisis de SNPs los polimorfismos que existen en esa región genómica candidata en 16 gatos moteados y 33 atigrados procedentes de poblaciones salvajes de gatos del norte de California. Mediante análisis de asociación, han identificado una región genómica (de sólo 244kb) asociada al pelaje en los gatos en la que se localizan 3 genes: el gen Commd10, el gen LOC644100, y un tercero, al que han denominado gen Taqpep. Han secuenciado los tres genes y, aunque no han encontrado alteraciones en los dos primeros que expliquen los patrones del pelaje, sí han detectado algo interesante en el tercero: la mayoría de los gatos moteados portan una mutación nonsense  W841X (cambio de un codón de triptófano por un codón stop) en el exón 17 del tercer gen.  Este gen es responsable de la síntesis de una proteína denominada Aminopeptidasa Q de transmembrana, que se expresa en la piel durante el desarrollo de los felinos. Según los investigadores, su pérdida de función causaría la pérdida del patrón de periodicidad en las manchas.

El grupo ha realizado otras averiguaciones interesantes: los guepardos (Acinonyx jubatus) habitualmente presentan un patrón moteado, pero hay una variedad denominada guepardo rey (que se encuentra únicamente en una pequeña área del África Subsahariana) que presenta un patrón de pelaje distinto (corresponde a la foto de abajo, derecha). Al analizar la secuencia genómica del gen Taqpep  de un guepardo rey capturado, observaron una inserción de un nucleótido en el exón 20, que generaba un cambio en la pauta de lectura a partir de ese punto y la sustitución de lo que normalmente en la proteína serían 16 aminoácidos en la región carboxiterminal por 109 nuevos residuos. Además, cuando analizaron esta mutación en el DNA de un gran pedigrí de guepardos cautivos, observaron la co-segregación (ligamiento) del patrón del pelaje “tipo rey” con esta mutación.

Figura 2: A) Guepardo moteado (izquierda) y guepardo rey (derecha). B) Secuenciación del cDNA del gen Taqpep de un guepardo moteado (+/+) y de uno “king” (fs/fs). (C B Kaelin et al. Science 2012;337: 1536-1541)

Los investigadores han analizado la secuencia del gen Taqpep en 31 especies de félidos y han identificado casi 200 mutaciones en este gen, una parte de las cuáles producen versiones delg en no funcionales.

Finalmente, los investigadores han tomado biopsias de la piel de guepardos (biopsias de las zonas negras, dentro de las manchas, y de las zonas amarillas, entre las manchas) y han analizado y comparado los RNAs de ambas zonas de la piel (el transcriptoma). Han encontrado 60 genes que están sobre-expresados en las manchas negras, respecto a las zonas amarillas de la piel. Uno de ello, el gen Edn3, ha merecido especial atención. Se trata de un gen que expresa la proteína endotelina 3, que se expresa en las células mesenquimales y que promueve la proliferación de los melanocitos y que, según el grupo de investigación, es un candidato para coordinar la variación espacial del color del pelo. Han observado que, durante el desarrollo y en la etapa neonatal, ocurre un incremento de la expresión del gen Edn3 en las manchas negras, respecto a las zonas claras, tanto en la piel de los guepardos como en la de los gatos domésticos. Por todo ello, los autores sugieren que el patrón de las bandas periódicas en el pelaje de los felinos puede explicarse mediante un modelo con dos etapas: el gen Taqpep se requeriría para establecer la periodicidad de las marcas de bandas “tabby” durante el desarrollo de la piel; la identidad de una región de la piel concreta dependería de la capacidad de las células de las papilas dermales de producir altos (en zonas pigmentadas) o bajos (en zonas no pigmentadas) niveles de End3,  durante los ciclos del pelo.

El tema no está cerrado, pero ahora disponemos de algo más de información.

 

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