Американские генетики выяснили, что ген Dkk4 отвечает за формирование у домашних кошек на раннем этапе развития плода уникальных узоров шерсти, а если его повредить, то котята вырастают с окрасом, который сильно отличается от масти их родителей, сообщает журнал Nature Communications.
В середине прошлого века Алан Тьюринг выдвинул гипотезу, что полоски и пятна на шкуре животных формируются в результате взаимодействий двух сигнальных молекул, которые с разной скоростью распространяются по всему эмбриону. Похожим принципом формируются такие структуры, как пальцы на руках и ногах человека. Несмотря на кажущуюся простоту этого процесса, генетики подтвердили эту гипотезу относительно недавно.
В 2012 году молекулярные биологи Стэнфордского университета определили, что мутации в гене Taqpep отвечают за то, какой тип узоров на шкуре леопардов и обычных домашних кошек. Однако это не дало ответа на вопрос, какие механизмы в геноме запускают процесс их формирования этих узоров, и почему шкура многих диких кошек и их домашних сородичей окрашена равномерно.
Ученые исследовали активность генов зародышей кошек разных пород, после чего сопоставили собранные данные. Оказалось, будущая кожа в зародышах состоит из двух разных типов наборов клеток, заметно отличавшихся по размерам, плотности и другим свойствам. Это были так называемые «предузоры» — утолщения кожи, которые были идентичны будущим узорам.
Изучение тканей показало, что в тех участках кожи, которые потом станут фолликулами темной шерсти, очень активен ген Dkk 4, ингибитор сигнального пути Wnt, который отвечает за дифференцировку клеток во время развития эмбриона.
Когда генетики повреждали этот участок ДНК, котята теряли узорчатый окрас, присущий шерсти их родителей, и стали похожими на египетских мау, абиссинских и бирманских кошек, породы с «зональным окрасом». Так ученые называют узор в мелкую крапинку, возникающий из-за наличия чередующихся темных и светлых полос внутри волоса.
Ученые надеются, что дальнейшие опыты помогут выяснить механизм влияния Dkk 4 на Taqpep. Изучение генов окраса кошек поможет биологам понять, как проходила эволюция кошачьих, а также выяснить, как эти участки генома заставляют одни и те же клетки вырабатывать пигменты разных цветов на протяжении всей жизни животного.
