Genetica #17B: Born with (K)IT! - My Horsez

Blog » Genetica #17B: Born with (K)IT!

Deze blogpost is geschreven door: HolyCow

Let op: Dit onderwerp kan vrij ingewikkeld zijn. Voor het snappen van dit blog raad ik echt aan de eerdere blogs als parate kennis te hebben. Dit genetica blog is echt bedoeld voor spelers die meer dan alleen die basis willen weten. Wil je een makkelijke versie lezen? Lees dan dit blog.

Frame, splash, tobiano, roan, sabino en dominant white varianten… Ze zien er verschillend uit, en toch hebben ze ook wat gemeen: Haren die gekleurd zouden moeten zijn, zijn nu plots wit. Zoals in eerdere blogs besproken, zijn er bij dubbel-verdunde paarden wel pigmentcellen maar wordt er te weinig pigment gemaakt, en bij schimmels komt de lichte kleur doordat er geen nieuwe pigmentcellen en dus pigment gemaakt kan worden. Bij witpatronen is er echter iets anders aan de hand. Bij veel witpatronen zijn in de huid- en haarfollikels van de witte gebieden geen of onvoldoende melanocyten aanwezig.

Hoe komt een paard aan zijn pigmentcellen?

In de embryonale fase wordt uit een groepje cellen de neurale buis gevormd. Uiteindelijk wordt de neurale buis de hersenen en het ruggenmerg. Boven deze neurale buis, zit de neurale lijst. Cellen van de neurale lijst kunnen loskomen en migreren dan door het lichaam heen. Deze migrerende neurale lijst cellen veranderen naar verschillende celtypes, waaronder de voorlopers van de melanocyten (ofwel pigmentcellen). Deze cellen migreren naar de huid en haarfollikels.

Er spelen meerdere genen een rol in dit proces. Een van de bekendste genen is KIT, welk codeert voor het eiwit KIT. Dit eiwit zit op verschillende cellen en zorgt ervoor dat signalen van buitenaf de cel in kunnen.

Kort lesje biochemie:

Cellen werken grotendeels op verschillende eiwitten, elektrolyten en andere kleine deeltjes. Het een wordt omgezet in het ander, en activeert vervolgens het omzetten van heel wat andere deeltjes in een iets ander deeltje, en dat gaat zo door totdat elk deeltje weer iets heeft geactiveerd en je een bepaald resultaat bereikt. Dit zijn de ‘signal pathways’. Het komt regelmatig voor dat de start van zo’n pathway verschillende uiteindes heeft.

Kinases zorgen ervoor dat de molecuulstructuren genaamd fosfaatgroepen van het ene stofje (meestal het stofje ATP) worden overgedragen op een ander molecuul, zoals een eiwit. Zo kan de activiteit of functie van dat eiwit veranderen.

Het KIT eiwit bestaat uit verschillende onderdelen. Het deel op de celwand is een receptor en zorgt ervoor dat de groeifactoren ontvangen kunnen worden. Het deel binnen de cel bevat de Tyrosine Kinase. Het Tyrosine Kinase enzym zorgt ervoor dat een fosfaatgroep van ATP aan het aminozuur Tyrosine wordt gezet. Dit aminozuur zit vast aan verschillende andere moleculen. Uiteindelijk wordt zo de vorm en functie van dit hele molecuul aangepast, en als gevolg daarvan worden bepaalde functies ‘aan’ en ‘uit’ gezet.
Een van de functies die het KIT eiwit zo controleert is het vermeerderen van (stam)cellen.

Songline, een japans renpaard met de Dominant White kleur. Bron: Nadaraikon, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Terug naar pigmentcellen!

KIT speelt onder andere een belangrijke rol bij de overleving, migratie, vermeerdering en ontwikkeling van de voorlopercellen waaruit melanocyten ontstaan.

KIT ontvangt buiten de cel een klein eiwit genaamd KIT-Ligand, en activeert zo een heel pathway. Uiteindelijk ontvangt Melanocyte Inducing Transcription Factor (MITF) een fosfaatgroep en wordt deze geactiveerd. MITF zorgt er vervolgens voor dat er genen aangezet worden die te maken hebben met pigmentcellen.

Mutaties binnen de genen die belangrijk zijn voor deze pathways, kunnen zorgen voor het ontbreken van pigmentcellen in bepaalde gebieden. Dit geldt dus ook voor KIT (en voor MITF, bekend van het Splashed White patroon)

Niet elke mutatie in het KIT-gen zal de functie in dezelfde mate beïnvloeden. Daardoor komt het voor dat verschillende mutaties andere uitingsvormen hebben. Daarnaast is het vaak ook een spel van kansen. Voor elk gebied, in elk embryo, is er een bepaalde kans dat de vorming van pigmentcellen wordt beïnvloed. Daardoor kan de hoeveelheid en locatie van het witpatroon tussen paarden verschillen, ook wanneer ze hetzelfde genotype hebben

Verschillende witpatronen

Er zijn meerdere witpatronen geassocieerd met het KIT-gen: Sabino1 en vele Dominant White/White Spotting varianten, zeer waarschijnlijk Roan, en Tobiano.

Tobiano is hierin een speciaal geval: De mutatie die Tobiano veroorzaakt zit eigenlijk niet binnen het KIT-gen zelf, maar er wel in de buurt. Waarschijnlijk verstoort de mutatie een regulerende regio van KIT, waardoor de KIT-expressie kan worden verminderd. Mogelijk wordt KIT hierdoor minder actief, waardoor er iets misgaat in de ontwikkeling van pigmentcellen. Dat de mutatie niet in KIT zelf zit, kan ook verklaren waarom Tobiano zich soms ook kan beperken tot de zogenaamde ‘cryptic tobiano’s’ waarbij het patroon zich beperkt tot enkel witte sokken en eventueel een kleine aftekening op het hoofd. Hier spelen waarschijnlijk ook andere genen een rol in. Zo is het in de meeste rassen gewoonlijk dat tobiano’s minimaal witte beenaftekeningen hebben op élk been, maar komt het bij bijvoorbeeld de Shetlander, IJslander en Hucul-rassen ook voor dat het wit aan een of meerdere benen geheel ontbreekt.