Страница 73 из 316
– “красный”, или “рыжий”), что он располагается на Х-хромосоме и что его мутантная версия (доминантный аллель
О
) окрашивает котов полностью, а кошек – когда полностью, а когда и лоскутками в рыжий цвет (вкл., илл. 9). Однако что именно делает этот ген и почему его мутация приводит к рыжей окраске, мы не знали до ноября 2024 года, когда с разницей в один день в открытом доступе появились сразу две статьи от двух разных групп исследователей, открывших генетические причины кошачьей рыжести. Чуть позже эти две работы опубликовал в одном и том же номере престижный журнал “Современная биология” (англ.
Current biology
)
74, 75
.
Оказалось, что загадочный ген
Оранж
– это
ARHGAP
36
[35]
[Расшифровывается как “белок 36, активирующий ГТФазу Rho”.]
. У рыжих и черепаховых кошек из Х-хромосомы пропал целый кусок ДНК недалеко от гена
Оранж
. Из-за этого граничащие с ним районы оказались рядом друг с другом, хотя в норме они рядом быть не должны. Есть две гипотезы, к чему это могло привести. Либо у гена
Оранж
возник новый энхансер, либо утерянный кусок был его репрессором. В результате активность гена
Оранж
повысилась в 13 раз (!) в меланоцитах, и только там.
Как мы писали в предыдущей главе, весь процесс синтеза пигмента – это каскад, где один белок активирует следующий, и так по цепочке сигнал доходит до меланосом, где запускается синтез эу– или феомеланина. У обычных кошек
о
/
о
в меланоцитах белка Оранж почти нет, а то небольшое количество, что есть, занимается разрушением киназы А. Так как белка Оранж в меланоцитах мало, полностью он киназу А разрушить не может, поэтому сигналы от Экстеншн до меланосом все равно доходят и эумеланин все равно синтезируется (рис. 3–7).
При увеличении количества белка Оранж в 13 раз шансов на то, что черный пигмент будет синтезироваться, почти не остается. Оранж начисто уничтожает свою мишень, на чем каскад поворачивается в сторону синтеза феомеланина, и кошки становятся ослепительно рыжими.
Откуда же берутся полосы на рыжем окрасе? Вы уже знаете, что разницу между светлыми и темными полосами создает пара белков – EDN3 и EDNRB. Лиганд EDN3 связывается с рецептором EDNRB, и через белки-почтальоны они сигнализируют меланосоме, что ей нужно синтезировать эумеланин. Среди этих белков-почтальонов нет киназы А, которую разрушает Оранж, поэтому сигналы от EDN
3
– EDNRB даже у рыжих кошек
О
/_ доходят до меланосом. Однако у кошек
О
/_ синтезируемый эумеланин перекрывается большим количеством феомеланина, поэтому, хотя у таких кошек светлые и темные полосы хорошо различимы, их цвет становится рыжим.
Рис. 3–7.
У нерыжей кошки (
о
/
о
) сигналы от Экстеншна через киназу А доходят до ядра, и запускается синтез эумеланина. У рыжей кошки
(О/_)
большое количество белка Оранж разрушает киназу А, и запускается синтез феомеланина.
Итак, теперь вы все знаете про рыжих кошек и котов. Откуда берутся черепаховые кошки, вы узнаете в главе 8. Нам осталось разобрать последний аспект котовой рыжести. Их необыкновенную удачу.
Как мы писали, в норме белка Оранж в меланоцитах очень мало. Это оттого, что его основное место работы находится не в меланоцитах, а в эндокринных органах, таких как надпочечники, гипоталамус и гипофиз. Пока не совсем ясно, чем он там занимается, но повышенная активность Оранжа в этих органах у человека может приводить к раку и прочим неприятностям. Как видите, кошкам сильно повезло, что аллель
О
наградила их только рыжим мехом, никак не затронув здоровье.
Шоколадные и коричные коты
От золотых и рыжих котов давайте плавно перейдем к шоколадным и коричным. Они такие красивые потому, что у них черного пигмента эумеланина синтезируется меньше положенного. Их меланосомы не могут “дозреть”, то есть полностью заполниться эумеланином, и в таком немного пустоватом виде они поступают в кератиноциты, разводя черный цвет до шоколадного (вкл., илл. 13, 23).
Это происходит из-за дефекта в белке Браун (TYRP1 – “белок, связанный с тирозиназой 1”, или на догеномном языке
Brown
), который работает на самой последней стадии синтеза эумеланина. Дефект мутантного белка обусловлен нарушением созревания его пре-мРНК. Если вы помните, в главе 1 мы рассказывали, что при созревании пре-мРНК из нее вырезаются все интроны, а экзоны сшиваются друг с другом. При этом белки-ножницы должны знать, где начинается и где заканчивается интрон, чтобы случайно не отрезать лишнего, поэтому все интроны начинаются с пары нуклеотидов ГУ, а заканчиваются АГ.
Рецессивная мутация
b
привела к тому, что интрон 6 гена
Браун
начинается не с ГУ, а с АУ. Белки-ножницы не распознают АУ, но зато распознают ГУ в середине интрона 6. Из-за этого первые 51 или 54 нуклеотида (у разных котов по-разному) из интрона 6 попадают в последовательность мРНК. Синтезируемый мутантный белок Браун оказывается на 17–18 аминокислот длиннее, что снижает его работоспособность.
Итак, кошки бывают черными, шоколадными, а еще… коричными! Коричная (иногда встречается английское название – “циннамон”,
ci
) – это красно-коричневая кошачья окраска (вкл., илл. 12). Она похожа на шоколадную, но светлее. Помните абиссинскую кошку по кличке Корица из главы 1? Так вот, имя у нее соответствует окраске. Ее причиной стала рецессивная мутация
b
1
в гене
Браун
. В экзоне 2 в позиции 298 цитозин заменен на тимин, что приводит к возникновению стоп-кодона. Белок оказывается длиной в 99 аминокислот вместо положенных 537. Разумеется, такой маленький белочек не может завершить синтез эумеланина. Взаимодействие аллелей гена
Браун
следующее:
B
>
b
>
b
1
.
Как мы сказали, фермент – продукт гена
Браун,
– работает на последней стадии синтеза эумеланина, однако завершить синтез способна и сама тирозиназа. В этом кроется секрет того, почему у кошек
b
/
b
и
b
1
/
b
1
исчезает не весь эумеланин. У кошек
b
/
b
мутантный фермент очень плохо, но все же справляется со своей работой, поэтому они получаются такими темными. У кошек
b
1
/
b
1