Секрет рыжих кошек наконец-то раскрыт после 60 лет поисков

Генетики объяснили, откуда берется рыжий оттенок шерсти.

После 60 лет поисков генетики наконец-то идентифицировали ген, отвечающий за рыжую окраску домашних кошек.

Об этом пишет Science.

Две независимые группы исследователей выяснили, что любой огненный оттенок шерсти четырехлапых, скорее всего, является результатом отсутствия сегмента ДНК в небелковой части кошачьего генома.

"Это была генетическая загадка, головоломка", – сказал генетик из Стэнфордского университета Грег Барш.

Барш и его коллеги обнаружили, что клетки кожи кошек, из которых прорастает рыжая шерсть, экспрессируют в 13 раз больше РНК гена под названием Arhgap36, чем клетки кожи кошек без рыжей шерсти.

Ожидая, что белок, кодирующий участок сверхпродуктивного гена Arhgap36, мутировал, исследователи были удивлены, когда обнаружили, что предшествующая ему последовательность содержит делецию, которая, вероятно, влияет на остальную экспрессию гена.

Удаление в 5 килобазах присутствовало у каждого рыжего кота, которого исследователи изучили из базы данных 188 кошек, среди которых 145 рыжих, 6 ситцевых/тортуховых и 37 нерыжих кошек.

Один результат не стал неожиданностью. Как и предполагалось, мутированный ген расположен на Х-хромосоме кошек, что объясняет, почему рыжий цвет так по-разному проявляется у представителей разных полов. Большинство рыжих кошек – самцы, в то время как у большинства кошек с рыжей шерстью появляются лоскутные пятна разных цветов.

"В совокупности эти наблюдения предоставляют убедительные генетические и геномные доказательства того, что делеция 5 кб влечет сцепленный с полом рыжий цвет", — пишут Барш и его команда в своей статье.

С тех пор, как люди начали сожительство с котами почти 10 000 лет назад, было интересно, что черные и рыжие коты могут быть родителями неожиданных расцветок котят. Котята-самцы от этой пары в большинстве своем были либо рыжими, либо черными, как и следовало ожидать. Но котята-самки могут иметь лоскутную окраску из черной, оранжевой и белой, или же оранжевую окраску черепашьего панциря, разбросанную по черному меху.

Обе команды подтвердили, что мутация, ответственная за рыжую шерсть, расположена в Х-хромосоме, и именно поэтому между полами могут появляться такие четкие отличия в цветном узоре.

В отличие от самцов, имеющих только одну копию этой мутации на своей единственной Х-хромосоме, самки имеют две копии, по одной на каждой Х-хромосоме, которую они получают от каждого родителя.

Самцы случайным образом инактивируют одну из двух Х-хромосом в каждой клетке во избежание экспрессии избытка продуктов хромосомы. Это приводит к тому, что самки рыжих котят имеют активную мутацию в некоторых развивающихся клетках кожи рядом с соседними клетками, в которых Х-хромосома с мутированным геном деактивирована.

В редких случаях, когда обе Х-хромосомы несут мутацию, самка превращается в пушистый огненный шар, такой же рыжий, как и любой самец.

Рыжие коты имеют забавную репутацию не самых ярких представителей своего вида. Если не считать анекдоты, такая связь между окраской котенка и его познавательными способностями научно не подтверждена, и нет никаких очевидных негативных последствий этой мутации для здоровья или психического благополучия.

Известно, что Arhgap36 вызывает проблемы с развитием других животных, когда он чрезмерно или недостаточно функционирует. Но, похоже, у рыжих кошек ген чрезмерно экспрессируется только в развивающихся и созревающих пигментных клетках – меланоцитах.

"Разница между черепаховыми и ситцевыми котами заключается в наличии дополнительной мутации белой пятнистости у ситцевых, которая влияет на способность развивающихся меланоцитов выживать, когда они мигрируют от нервного гребня, позволяя клонам выживаемых меланоцитов распространяться в большей области тела", объясняют Барш и его коллеги.

Второе исследование, проведенное под руководством генетика из Университета Кюсю Хидехиро Тох, также идентифицировало Arhgap36 как ген рыжей шерсти кошек. Они обнаружили, что большая экспрессия этого гена угнетает гены цветных пигментов, меняя коричневые и черные пигменты еумеланина красновато-желтыми пигментами феомеланина.