Страница 30 из 316
. Иногда меланобластам удается внедриться в волосяные фолликулы, расположенные на голове кошки, и тогда там наблюдаются небольшие окрашенные участки. Количество меланобластов, достигших сетчатки, у разных носителей этой мутации может быть разным. Если их много, то глаза имеют нормальный желтый цвет, если очень мало – голубой. Бывает и так, что в один глаз попало много, а другой мало. В таком случае получается разноглазый кот: один глаз у него желтый, другой – голубой. Или еще лучше – полтора глаза желтые и половина глаза голубая. Взаимодействие всех аллелей гена
KIT
выглядит следующим образом:
W
>
W
S
>
w
>
w
g
,
w
sal
.
Заметьте,
Dominant White
– это не еще один вариант альбинизма наряду с сиамским, бурманским и красноглазым. Эта мутация в совсем другом гене, который находится на совсем иной хромосоме (B1), чем ген альбинизма (D1). Она нарушает совсем иной путь развития окраски – не синтез пигментов, а наличие в коже клеток, предназначенных для синтеза пигментов.
Внутри гена
KIT
Многообразие фенотипических эффектов разных мутаций гена
KIT
у разных видов млекопитающих вызывало жгучее любопытство исследователей: что там внутри этого гена? Начали, естественно, с мышей, но мы пока их пропустим и перейдем непосредственно к кошкам.
В виварии Университета Джонса Хопкинса белых кошек разводили не ради их красоты, а ради их глухоты, как модель человеческого недуга. Поскольку белый цвет и глухота явно определяли район поиска, то исследователи целенаправленно анализировали последовательности гена
KIT
у нормальных, пятнистых и белых котов из этой колонии
25
.
Откуда они знали, где в геноме кошки находится
KIT
? Последовательность этого гена уже была определена у человека и мыши, и еще 328 видов животных. Определив общие – консервативные – районы
KIT
у шести видов млекопитающих, исследователи легко нашли его в геноме кота. Да и вы сами это можете сделать. Адреса – в сноске
[18]
[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/?term=c-kit, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/493766.]
.
Затем исследователи сравнили последовательности
KIT
у нормальных, пегих и белых котов (рис. 2–1). У пегих котов (
W
S
/_) они увидели вставку чужеродной последовательности длиной в 7125 нуклеотидов в первом интроне. У белых котов
(W/_)
в том же месте был короткий фрагмент этой вставки. Всего 617 нуклеотидов.
В другом эксперименте другие исследователи обнаружили, что белоногость
w
g
вызывается совсем крошечной заменой – всего двух нуклеотидов
26
. И не в интроне, а в экзоне. То есть эта рецессивная мутация меняла аминокислотный состав белка KIT, в отличие от описанных выше доминантных мутаций, которые, по-видимому, меняли время и место синтеза и количество наработанного белка. Мутация
w
g
немного ослабляла связь между белком KIT и белком, с которым он должен взаимодействовать, обеспечивая миграцию клеток. Мы бы сказали, что мелонобласты
w
g
/
w
g
иногда поскальзывались по пути к концам конечностей, но боимся, что нас обвинят в вульгаризации и профанации науки.
Как вы помните,
KIT
работает не только в меланобластах, но и у многих других производных нервного гребня. Не удивительно поэтому, что нарушения в структуре и регуляции этого гена могут вести к разным патологиям. Внеплановые включения этого гена, ответственного за пролиферацию и миграцию
эмбриональных
клеток, особенно опасны в клетках
взрослого
организма. Такие клетки начинают пролиферировать и мигрировать – становятся злокачественными. Активирующие мутации в этом гене связаны с опухолями желудка, кишечника и семенников, меланомой, острым миелоидным лейкозом. Такого рода мутации в
KIT
включены в программы геномного тестирования во многих ветеринарных лабораториях.
За границами гена
KIT
Что находится за границами гена
KIT?
Наверное, разные его регуляторы (энхансеры и сайленсеры). Раньше думали, что они могут находиться где угодно. Несколько лет назад возникло предположение, что регуляторы должны быть рядом с генами, которые они регулируют. Мало того, они должны быть надежно отгорожены от других генов и их регуляторов. Возникло это предположение благодаря открытию топологически ассоциированных доменов (ТАД)
27
,
внутри которых последовательности ДНК физически взаимодействуют друг с другом чаще, чем с последовательностями за пределами ТАДа.
ТАД можно сравнить с жителями одной квартиры. Кошка живет со своим котенком, в их же доме живет человек – это один ТАД, все его участники часто друг с другом контактируют. Иногда к человеку приходят гости, иногда кошка бывает у ветеринара – это редкие взаимодействия между соседними ТАДами. А вот на Шпицбергене кошка никогда не бывала (и, скорее всего, никогда не будет, потому что кошкам вход на Шпицберген запрещен) – разные хромосомы друг с другом почти никогда не контактируют.
Вскоре были определены средние размеры ТАД. Они варьировали от класса к классу в соответствии с вариациями общего размера генома. У млекопитающих они были втрое больше, чем у птиц, и в 10 раз меньше, чем у лягушек! Зато их границы оказались одинаковыми (если при сравнении учесть разницу размеров генома).
Зачем нужны ТАДы, до сих пор не очень понятно. Исследователи полагают, что важны даже не сами ТАДы, а границы на замке между ними. Взаимодействие регуляторов с промоторами разрешается только внутри ТАДа, а посторонним регуляторам вход категорически запрещен. Границы между домами (границы ТАДа) строго охраняются, чтобы чужак из соседнего дома не пришел и не стал давать указания жильцам не в своем доме (чтобы регулятор из одного ТАДа не включал/выключал гены в соседнем ТАДе).
Когда исследователи присмотрелись к клиническим случаям, оказалось, что нарушение границ ТАДа ведет к развитию рака, дефектам развития конечностей и мозга. Но это все были случаи спонтанных и, стало быть, нерегулируемых нарушений границ. В большинстве случаев вместе с границей оказывались нарушены и соседние с ней участки генома.