Локус K: Доминантный черный окрас (Kb)
Продолжим разбираться с регуляцией синтеза пигментов в меланоцитах. Посмотрим, как представление о процессах, происходящих в этих клетках, поможет понять, как получается доминантный черный окрас, свойственный многим породам, таким как русский черный терьер, бордер колли, пудель и многим другим.
Конкуренция белков в меланоците
Как было упомянуто ранее, два сигнальных белка — ASIP (локус A) и CBD103 (локус K) — конкурируют за связывание с центральным переключателем меланоцита: белком MC1R, расположенным на поверхности этой клетки.
- Если с белком MC1R связан ASIP, меланоцит переключается на синтез желто-красного пигмента феомеланина.
- Присутствие белка CBD103 поддерживает синтез темного пигмента эумеланина.
Нормальный аллель (ky)
Нормальный, немутантный аллель локуса K называется ky. Белок CBD103, который производится этим аллелем, всегда проигрывает белку ASIP в соревновании за связывание с MC1R.
Белок ASIP производится в коже волнами: его количество то растет, то падает. Когда ASIP в избытке, он вытесняет CBD103, связывается с MC1R и переключает меланоцит на синтез феомеланина (светлые зоны). Когда количество ASIP снижается, меланоцит возвращается к синтезу эумеланина (темные зоны). Таким образом, в норме происходит формирование характерного чередования светлых и темных зон вдоль волоса, например, у большинства диких волков.
Мутантный аллель (KB) и доминирование
Совсем другая ситуация складывается в случае мутантного аллеля локуса K, который называется KB. Этот аллель производит вариант белка CBD103, который способен в 5 раз сильнее связываться с MC1R, чем нормальный белок!
Это связывание настолько стабильно, что даже присутствие большого количества ASIP не может вытеснить мутантный CBD103. Таким образом мутантный вариант белка CBD103, который производится аллелем KB, забирает меланоцит в единоличное пользование и практически не позволяет белку ASIP связаться с белком MC1R. Переключение на производство феомеланина не происходит, и волос окрашивается в темный цвет по всей длине.
Аллель KB является доминантным, поскольку даже одной его копии достаточно для того, чтобы полностью заблокировать взаимодействие MC1R с ASIP.
Условия проявления черного окраса
Черный цвет может сформироваться только при условии, что остальные процессы в меланоците не нарушены:
- Если белок MC1R недееспособен (например, из-за мутации в локусе E), KB никак не сможет проявиться, поскольку главный переключатель попросту не работает.
- Если не работает белок TYRP1 (локус B), то нарабатывается только коричневый эумеланин. Под влиянием аллеля KB волос окрасится не в равномерно черный, а в равномерно коричневый цвет.
Дополнительная информация о локусе K
Кроме аллеля KB в локусе K встречается еще один аллель — kbr, который вызывает тигровый окрас. Информации о механизме его действия в открытых источниках недостаточно, поэтому мы можем только упомянуть о его существовании.
Любопытно также отметить, что белок CBD103 относится к классу дефензинов, которые способны противодействовать бактериальным инфекциям. В прямых экспериментах это свойство было показано и для CBD103.
*Использованы обозначения аллелей из исходного научного исследования: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2906624/