Генетика шерстного покрова чау чау.

Генетика шерстного покрова чау чау.
Evgenia Krjuchkova·25 декабря 2017 г.
Перевод первой части статьи австрийского заводчика чау чау,  доктора наук молекулярной биологии Walter Wurzer  "Генетика  шерстного покрова  и окрасов  чау чау"
Адаптация к прочтению на русском языке Крючковой Евгении.
Чау-чау-древняя порода, происходящая из Китая.
По недавнему демографическому анализу, чау-чау возникли от китайской коренной собаки 8300 лет назад.
Исторически, на основе морфологической особенности плотного шерстного покрова, чау чау часто считались породой происхождения с высоких широт.  Основываясь на недавних исследованиях особей породы, живущих в  Китае, (исследовались их современные коренные собаки), оказалось, что чау чау имеют не северное, а южное происхождение.
Чау-чау представлен в двух типах шерстного покрова.
Вариативно-короткошерстные, называемые “смуфами”. Эти чау-чау с плотной, и довольно грубой шерстью. Более известный и для многих людей "классический" чау- это "грубый (Rough )" чау,  который демонстрирует более мягкую, более длинную шерсть, она дает ему вид льва с ярко выраженной гривой. Так как длинношерстные чау встречаются гораздо чаще, чем их короткошерстные братья, они часто ошибочно считаются “оригинальными” чау чау.  Оба варианта шерстного покрова встречаются в 5 окрасах на основе стандарта породы по всему миру.
В предлагаемой статье попробую предложить к вашему вниманию генетические сведения о породной шерсти и окрасе.
Краткое введение в генетику.
Подобно всем животным, чау-чау являются диплоидными живыми существами. Диплоид означает, что все хромосомы, которые формируют генетический код присутствуют в 2-х копиях. Одна копия передается к потомку от каждого родителя. Поэтому природа гарантирует изменчивость, и особенности обоих родителей присутствуют в щенке. Часто можно увидеть, что особенности одного родителя более заметны, чем от другого. Генетическая информация, щенка называется  "генотип", внешние характеристики, которые вы видите, когда смотрите на щенка называется "фенотип”. Хромосомы кодируют всю генетическую информацию в двойном варианте. Может быть два одинаковых или разных варианта гена в одном и том же локусе, это называется аллель. Если одна из этих аллелей повреждена/мутировала, здоровая копия во втором аллеле компенсирует дефект. Когда оба аллеля одинаковы, мы называем животное гомозиготным, если аллели разные, мы называем это гетерозиготным. Это имеет большое значение, когда дело доходит до шерстного покрова и окраса чау-чау.
Термин "доминирующий" также имеет важное значение. В случае, если ген является доминирующим, ему достаточно присутствовать только в одном из аллелей- это может быть передано только от одного родителя, чтобы признак был выражен фенотипе собаки.
“Рецессивный” означает, что нам нужно по одной копии гена от обоих родителей, и мы будем иметь его в обоих аллелях, чтобы данный признак мог стать видимым в фенотипе. Это имеет важное значение, когда дело доходит до окрасов и длины шерсти.
"Дикий тип“ - это выражение принято для обозначения ”оригинального/неизменного" гена. Изменения генетической информации происходят в процессе эволюции все время. Примером может служить адаптация к изменениям в окружающей среде, например к климату. Так что индивиды, которых постигло такое изменение в гене, пришли к другой функции или изменению функции, и эти особи имеют, например, преимущество выживания или лучше справляются с последствиями меняющейся окружающей среды. Изменения в генотипе называются "мутациями".
Чау-чау в качестве рабочей собаки.
Все породы собак были выведены для определенных задач наших предков. Отбор по конкретным качествам, закрепление их  - были целью разведения. В древнем Китае чау-чау в основном использовались для охоты, они вытягивали телеги и были как охранные собаки. Поэтому задача заключалась в создании компактной, надежной собаки, гибкой и мощной с хорошей выносливостью и бдительностью.
В недавней публикации китайских ученых, было показано, что чау-чау планомерно разводились и в древние времена (около тысячи лет назад), что привело к отбору генов, участвующих в обмене веществ и пищеварении, а также в развитии мышц/сердца. Особенно генов, участвующих в работе сердца  и мышцах. Это интересно и поддерживает идею о том, что чау-чау были очень резвыми собаками и поэтому отлично подходили для охоты и работы. Те же сердечные и мышечные гены развития, которые положительно выбирались у чау также были положительно отобраны у лошадей.
Исходя из этих задач можно предположить, что короткошерстные чау чау, которые меньше страдают от жары и не имеют проблем со своим шерстным покровом, использовались для охоты и непростой работы в густом лесу, а длинношерстные чау чау, более вероятно, использовались в качестве охранных собак, так как их львиная внешность больше пугает потенциальных злоумышленников. Личное общение с заводчиками в Китае, подтверждает это, так как чау-чау используются и в настоящее время для той же задачи в сельских районах Китая.
Когда люди ищут чау чау, которые могут справляться  с решением изначальных задач для этой породы, чтобы использовать их в качестве спортивной собаки или для охоты, то эти собаки не должны быть с короткими ногами, очень тяжелыми и короткомордыми. Чау с большой головой и глубоко посаженными глазами, которые имеют проблемы со зрением и правильным дыханием, это можно так часто видеть на выставках в наше время.
В случае вариантов типа шерсти чау-чау, короткошерстный фенотип “дикого типа”  формирует ген, который доминирует над длинным волосом “ мутировал/неисправен”. Ген дикого типа называется “фактор роста фибропластов—5 (FGF—5)”, он был идентифицирован и широко описан у мышей. Ген отвечает за волосяной покров и у людей и у наших чау чау. FGF —5 регулирует клеточный цикл роста волос путем запрещения их бесконтрольного роста.  Существует 5 известных мутаций, которые разрушают FGF —5 ген. Если эти мутации присутствуют в обоих аллелях, контроль роста волос теряется и волосы или шерсть продолжает расти дальше. Поскольку дикий FGF-5 является доминирующим, он может компенсировать эффект, если у гена только одна аллель уничтожена. Фенотип чау чау будет короткошерстным. Если FGF—5 разрушен в обоих аллелях, мы видим “rough”- фенотип, потому что контроль роста волос пропал. Мы можем видеть разницу в длине шерсти и у самих смуфов. Более того, текстура гомозиготной короткошерстной собаки и гетерозиготной короткошерстной- отличаются. Основываюсь на личном опыте, имея 2-х гомозиготных смуфов и 5 гетерозиготных, я мог наблюдать, в среднем разница длины волоса приблизительно 1.5 - 2см между гомозиготными и гетерозиготными смуфами. Расхождение между только гетерозиготными смуфами также около 1 -1.5 cm. Для того, чтобы получить достоверные доказательства, потребовались бы более крупные исследования и поголовье, чтобы подтвердить это замечание, но все равно, это дает понять о некоторых разных вариантах длины волос у короткошерстных чау, которые вы можете наблюдать.
Итоги:
Смуф доминирует над длинношерстным. На основе генетики, "оригинальный" чау чау был короткошерстным. Как давно в эволюции произошли мутации в гене FGF-5, приводящие к длинношерстному фенотипу, остается неизвестным. Скорее всего, это произошло из-за адаптации к изменениям окружающей среды или  задач, когда был отбор в ходе селекции, что дало преимущество собаке  с длинном шерстным покровом.
Для гена FGF-5 мы знаем 5 различных мутаций, которые приводят к “потере функции"-дефекту- и неконтролируемому росту волос (длинношерстности).
В мейозе генетическая рекомбинация принимает место, где информация может быть передана между хромосомами, исходящими от обоих родителей. Если сейчас дефектные последовательности генов на одной хромосоме от одного из родителей заменяются целой последовательностью генов от хромосомы другого родителя, мы в конечном итоге будем с одним полностью нетронутым геном FGF-5, который дает щенка с короткой шерстью. Одним из предварительных условий является то, что оба родителя не разделяют одни и те же мутации FGF-5 гена для того, чтобы завершить правильную последовательность.
В заключение:
Два длинношерстных партнера могут родить щенка смуфа, но это бывает чрезвычайно редко, так как это случайное восстановление дефектного гена. Там нет такой вещи, как длинношерстная собака, которая несет генотип смуфа от какого-то своего короткошерстного предка. Если собака носит ген короткой шерсти, что также означает, что ген этот доступен к передаче  своему потомству, собака должна быть короткошерстной.  Личный комментарий: Если смуфовый щенок от двух длинношерстных родителей был бы предложен мне, я хотел бы попросить сделать анализ ДНК для подтверждения родителей, на всякий случай.
Оригинал статьи http://www.thedog-magazine.com/chow...

Генетика окрасов чау чау
Evgenia Krjuchkova·28 декабря 2017 г.
Перевод второй части статьи Dr Walter Wurzer “Генетика окрасов и шерстного покрова чау чау”.
Адаптация к прочтению на русском языке Крючковой Евгении.
В породе чау-чау мы видим 5 окрасов— красный, черный, кремовый, цимтовый и голубой. Большинство чау вы можете видеть  красного или черного окраса. Разведение других окрасов сложнее с точки зрения генетики.
В то время как черный является единственным доминирующим цветом, который может быть унаследован от одного родителя, кремовый, цимтовый и голубой должен передаваться потомству от обоих родителей. Это не обязательно означает, что родители сами кремового, цимтового или голубого окраса, но они обязательно несут  соответствующие гены для этих цветов.
А—локус отвечает за красный окрас у чау-чау (рецессивный)
К—локус отвечает за черный окрас чау-чау (доминантный)
Е—локус отвечает за распределение (рецессивный)
D- локус, - в комбинации с А отвечает за обеспечение, а  в сочетании с черным, за голубой окрас  (рецессивный).
Локус — местоположение гена на участке хромосомы. (примечание переводчика)
Ген — структурная единица наследственности или фрагмент ДНК, содержащий генетическую информацию об организме. (примечание переводчика)
В дальнейшем , я хотел бы объяснить генетические основы для окрасов чау чау  немного по-другому, на уровне белково—клеточного взаимодействия,  чтобы показать Вам общую картину, как продукты из известных генов локусов А , D, E и K взаимодействуют друг с другом. Я не буду следовать окрасам, принятым в стандартах системы  FCI или AKC, а сосредоточусь исключительно на науке.
Агути локус— ASIP - это сигнальная молекула паракринной стимуляции , которая лишь только функция, показывающая каким будет цвет шерсти. (Jackson et al 2006) Белок Агути связывается поочередно с меланоцито-стимулирующим гормоном (МСГ/ MSH) , действуя на рецептор меланокортина (MC1R - Е локуса) и  на меланоциты в коже. Когда ASIP связан, производится пигмент-феомеланин, вызывающий кремовый и красный окрасы. Когда MSH (мелано-стимулирующий гормон) связывается с MC1R, то производится пигмент эумеланин, в результате чего фенотип собаки определяется как черный, коричневый или голубой (для коричневого и голубого нужен второй ген для проявления в фенотине).
Меланоцито-стимулирующие гормоны - гормоны средней, или промежуточной, доли гипофиза позвоночных животных и человека.  (примечание переводчика)
Рецептор меланокортина MC1R- белок, который приводит к выработке чёрного или коричневого эумеланина.  (примечание переводчика)
Возможно, что ген Agouti имеет больше чем один профессиональный двигатель, который сигнализирует, где на теле, или даже на отдельных волосах, каждый пигмент закладывается (S.Schmutz 2014). Таким образом может быть объяснено регулирование в различных частях тела, как мы видим это на “затененных красных" в сравнении с “self red " чау-чау. "Затенение" и общая интенсивность цвета шерсти может меняться от рождения до зрелости, собаки,  как правило, рождаются более темными, а затем светлеют. (S.Schmutz)
У чау до сих пор описан только AY (Agouti  yellow), который обеспечивает  красный цвет.  Другие породы имеют и другие варианты.
К локус—обеспечивается  соответствующим так называемым собачьим  бета-дефензином 3 (beta defensin  3 (CBF‘i 03),   который является частью дефензина  из семьи белков,  он же  является частью врожденной иммунной системы.
“ку” становится  для “к” желтым — не влияет на цвет шерсти у собак породы чау-чау.
КВ - доминантная мутация гена, которая приводит к доминантному наследованию черного окраса шерсти.
КВr- тоже версия к, которая закладывает тигровый фенотип, который также является доминирующим.
Е локус - кодирует  трансмембранный рецептор  на поверхности меланоцитов, рецептора меланокортина  (MC1 R). Меланоцито-тиреотропный гормон (MSH) связывается с ним и активирует рецептор MC1 R, в результате производятся пигменты эумеланина (черный). Если присутствует Агути AY, то он наиболее вероятно, блокирует этот рецептор активации, блокируя МSH — MC1R, и, обусловленное этим повышение производства пигмента феомеланина,  дает красный цвет.
При наличии КВ, КВ связывается с MC1R, запрещая тем самым эффект Агути, что приводит к производству пигментов эумеланина  (черного).
Ген Е может быть видоизменен  (е). Когда мутация присутствует на обоих аллелях (е/е), у нас нет функционирующего на клеточной поверхности  MС1 R.  В результате производится единственный  пигмент феомеланин, который в этом случае приводит к появлению кремового фенотипа. Если в M01R имеется дефект, ни Агути, ни  MSH, ни КВ, не могут привязать или блокировать рецепторы, поэтому они больше не оказывают никакого влияния на цвет шерсти.
Вот почему крем доминирует над красным и черным, но все-таки эти кремовые чау-чау могут быть носителями КВ и передать этот ген своим потомкам, в результате чего,   будет черный щенок от  кремового родителя, например, в комбинации “красный x крем “. Если оба родителя окраса крем, вы получите только кремовых щенков.
D локус-дильютный ген, продукт называется Меланофилин- белок  (MLPH).  MLPH участвует в транспорте меланосом в меланоциты. Пигменты меланина  (эумеланин и феомеланин) синтезированы в меланосомах, специализированных пигмент-производящих органеллах меланоцитов.
Меланосома — это органелла — постоянный компонент  клетки, жизненно необходимый для её существования, -имеющая в составе меланин и другие светопоглощающие пигменты. (примечание переводчика)
Меланоциты — специализированные клетки кожи, вырабатывающие пигмент меланин. (примечание переводчика)
Меланины — высокомолекулярные пигменты, которые имеют нерегулярную структуру и сложный химический состав. (примечание переводчика)
Пигмент (pigmentum — краска) — компонент, придающий материалам непрозрачность, цвет. (примечание переводчика)
Меланосомы транспортируются в периферию клетки, и оттуда пигментные гранулы отвечают  за окончательное построение белков кератина волос.
В случае мутации дильютного гена (d) и разрушения его в обоих аллелях (d/d), синтез пигмента меланина в норме, но транспорт меланосом нарушается в результате слипания меланосомы в перинуклеарной области меланоцитов, которые в конце концов приводят к меньшей пигментации волос (Lydia E. et al PNAS, 2001) Это причина, по которой мы видим  голубой и цимтовый  фенотип у чау чау.
До недавнего времени были домыслы о другом, неизвестном  гене, кроме Dilute, который мог быть вовлечен в  образование голубого и цимтового окраса у чау-чау, но имеющиеся  доступные  генетические тесты не могли обнаружить мутацию в дильютном гене у некоторых голубых и цимтовых собак.
В результате проекта по  гену Dilute с профессором  Либом из Ветеринарного Университета в Берне (Prof Leeb from Vet University Bern),  где было протестировано 48 чау чау  (dilute and non—dilute),  мы смогли выявить еще неизвестную вторую мутацию в дильютном  гене. Эта новая мутация теперь объясняет разнообразие в  фенотипе у голубых и цимтовых чау-чау, которые были протестированы с отрицанием  старого теста. Благодаря усилиям многих заводчиков и любителей по всей Европе, мы можем раскрыть еще один секрет в  генетике окрасов чау-чау.
Как перевести эту генетическую основную информацию в повседневную жизнь селекционера и любителя чау?
Поскольку Агути АУ всегда присутствует в окрасе  чау-чау (на основе современных знаний), то мы можем отставить его в сторону на данный момент.
КВ в результате в черном является единственным доминирующим геном в цвете. В размножении особей варианта- красный х черный (КВ/ку), 50% щенков будут черными, на основании закона Менделя, и при разумном размере помета. Красный x черный (КВ/КВ) даст вам только черных щенков. В обоих случаях, это справедливо только если нет щенка, несущего “е/е “(крем) или “d/d” (дильют). Крем, голубой и цимт- цвета,  интенсивность которых зависит от рецессивного или доминирующего наследствуемого  " e "  и должны быть переданы от обоих родителей к потомству.
Если ваши партнеры два красных чау-чау, которые оба несут  “е” (Е/е), вы будете в конечном итоге иметь  25% щенков окраса крем. Если скрестить двух красных чау-чау, которые оба несут “d” (d/d) вы получите 25%  цимтовых щенков, точно так же, как 25% голубых  от  черных родителей (КВ/КВ и D/d).
Рис. 1 Карта взаимодействия:


На этом рисунке представлено взаимодействие внеклеточных белков с рецептором (MC1 R) на поверхности клетки меланоцитов, и полученных окрасов, как следствие сигнала рецептора. Внутри круга на рисунке ( Сell ), белки TYRP1 (b/b) и MHLP (d/d) на последнем шаге определяют окончательный цвет— каким он будет голубым или цимтовым;  если мы видим “D/any” -цвет будет красным или черным.
В случае, если рецептор M01R разрушен (e/e), вы увидите в любом случае крем, так как  никакой сигнал не может быть произведен рецептором.
Некоторые дополнительные замечания относительно генетики чау чау  и наследственных заболеваний.
Что касается расчесов на поверхности тела, чау-чау показывают генетическую изменчивость.  Мы имеем хорошее понимание относительно длины шерсти и генетики окрасов, но еще не на все можно ответить на сегодняшний день.
Нынешний проект ориентирован на варианты кремового окраса, там есть и нормальный крем и красноватый горячий крем или Bisquit. На сегодняшний день мы не знаем, что приводит к различным цветовым оттенкам у щенков одного помета.
Когда речь идет о самой известной особенности  чау чау, синем языке, мы не представляем откуда она берется относительно эволюции, и нам пока не понятны генетические механизмы, лежащие в его основе .
Генетические предпосылки  наиболее частых наследственных заболеваний, таких как : энтропия, люксация пателлы, дисплазия локтя и бедер- неясны.
Для наследственного разрыва крестообразных связок, который связан с воспалительным процессом в колене, у нас есть доказательства участия шести различных генов, но стандартный тест не доступен до сих пор.
Следующее поколение для качественной селекции, основывающейся на научных испытаниях,  встречает на своем пути - DLAtesting.  С DLA (ген лейкоцитарного антигена- тест для собак), можно проверить совместимость двух чау чау, планирующихся для спаривания, предсказывая риск аутоиммунных заболеваний у будущих щенков. Это следующий шаг в разведении и получении здоровых собак, чтобы избежать широкого разнообразия заболеваний (диабет, заболевания щитовидной железы . . .)
(Если у вас есть дополнительные вопросы по поводу генетики, я буду рад помочь, обращайтесь: wwurzer@hotmaii.com)
Dr Walter Wurzer имеет докторскую степень по молекулярной биологии и является владельцем чау-чау на протяжении более 20 лет.  Является координатором ряда международных научных проектов по генетике чау чау.
Оригинал статьи: http://www.thedog-magazine.com/chow/mobile/index.html#p=47