Vachtkleuren

Decennia lang was het werk van Little de standaard wat betreft de genetica van vachtkleuren bij honden. Fokkers zagen echter dat zijn modellen enige wijzigingen vergden en onderzoek aan het begin van deze eeuw toonde aan dat Little op de meeste punten correct was. De beschrijving van de diverse genen en hun interactie laat de huidige kennis over dit onderwerp zien.

Het dominante allel E laat de productie van eumelanine (zwart of bruin pigment) toe in de melanocyten (pigmentcellen) in de huid en haarfollikels. Als de hond homozygoot is voor het recessieve allel e dan wordt de productie van eumelanine geblokkeerd en blijft alleen de productie van phaeomelanine (geel/rood pigment) over. De MC1R gen codeert voor een receptor voor Melanocortine die de melanocyt aanzet tot het produceren van pigment. Als er een dubbel e allel aanwezig is dat zet de receptor alleen aan tot de productie van phaeomelanine.

De andere genen A, K en M hebben geen effect als de hond homozygoot is voor het recessieve e en dus heeft de E-locus een cryptomeer effect op ze. Dit effect is niet volledig omdat de kleur die wordt bepaald door de andere genen vaak nog wel zichtbaar is op de neus, voetzolen en ogen.

Bij sommige rassen komt het allel E^M (Melanistisch masker) voor dat een zwart (of bruin) gezicht met een geel/rood lichaam veroorzaakt. Dit allel is niet aanwezig bij de Border Collie.

E : de kleur die door de andere genen wordt bepaald is zichtbaar

e : indien homozygoot voor dit allel is het effect van de andere genen niet zichtbaar

(E^M : andere rassen: donker gezicht op geel/rood lichaam)

Dit gen wordt ook Dominant Zwart genoemd. Het dominante allel blokkeert het effect van de A-locus en zorgt zo voor de productie van eumelanine (als dat toegestaan wordt door de allelen op de E-locus). Als de hond niet dominant zwart is dan kan het nog steeds zwart zijn door de juiste allelen op de A-locus. Deze locus bevat ook het allel dat het brindle effect (gestroomd) geeft. Deze laatste is een zeer zeldzame kleur bij Border Collies.

Het eiwit dat geproduceerd wordt door dit gen (beta-defensine 103) bindt aan de MC1R receptor en blokkeert daardoor de werking van de A-locus (Candille, et al. 2007).

De mogelijke allelen zijn (in volgorde van dominantie):

K^B : dominant zwart - het effect van de A-locus wordt volledig geblokkeerd

k^br : dit allel met een ander  k^br of k^y produceert brindle en de A-locus regelt verder de kleur

k^y : indien homozygoot dan is er geen brindle en de A-locus regelt de kleur

Als de hond ten minste een "extensie" E-allel heeft en ten minste een "dominant zwart" K^B-allel (E/- K^B/-) dan bepaalt de B-locus de vachtkleur. Er zijn twee verschillende allelen (op volgorde van dominantie):

B : zwarte vacht

b : bruine vacht (er zijn vier varianten van het b-allel bekend bij diverse rassen, maar die produceren allemaal een bruine vacht)

Het gen werkt door het proces van de aanmaak van eumelanine een beetje te veranderen. Het gemenuteerde TYRP1 enzym produceert een bruin in plaats van een zwart pigment.

Dit gen codeert voor het Agouti Signaal Peptide dat het wisselen tussen productie van eumelanine en phaeomelanine, hetzijn in de loop van de tijd of op locatie, beïnvloedt. Er zijn vier allelen bekend voor dit gen (in volgorde van dominantie):

a^y : produceert een sable vachtkleur. Gedurende de groei van een haar wisselt de pigmentproductie van eumelanine naar phaeomelanine; elke haar heeft een donker uiteinde en een lichte basis

a^w : dit is het wilde, agouti of sabel wolf kleur. De pigmentproductie wisselt tussen eumelanine en phaemelanine, wat resulteert in een bandpatroon op elke haar

a^t : ook bekend als tanpoint of driekleur. Op bepaalde plekken van de vacht (boven de ogen, op de wangen, op de binnenzijde van de achterpoten en vaak aan het eind van de voorpoten) produceren de melanocyten phaeomelanine in plaats van eumelanine

a : geen wissel tussen eumelanine en phaeomelanine

Vreem genoeg is het a^w allel ook gevonden bij Border Collies. Het a^w allele is de originele vorm. Een mutatie van twee nucleotiden resulteerde in het  a^y allel. Onafhankelijk hiervan gaf het toevoegen van een nucleotide aan het a^w allel het a^t allel. Een verdere wijziging van een enkele nucleotide in het a^t allel resulteerde in het a allel.

Een mutatie van een enkele nucleotide in het gen voor melanophiline produceert een verdunningseffect. Het recessieve allel veroorzaakt een defect in het transport van melanosomen (pigmentdeeltjes). Dit leidt tot grote klompen met pigment. Van een afstand ziet dit er uit als een lichtere tint van de kleur.

D : Normaal (dominant) allel: geen verdunning

d : Recessief allel veroorzaakt verdunde kleuren

De merle locus (PMEL gen of SILV gen) is complex, zowel wat betreft het mechanisme als de aard van de mutatie. Het SILV gen codeert voor een eiwit dat vezelachtige structuren vorm in pigmentcellen. Deze helpen zowel bij het behouden van de vorm van de cel als bij de productie van pigment. De mutatie die het merle patroon geeft voegt een blok DNA in. Dit DNA heeft geen functionele betekenis maar een bevat een gebied dat gelijk is aan het gebied in het originele gen waar de bouw van het eiwit stopt. Er is ook een gebied dat bestaat uit een herhaling van slechts een nucleotide.

De lengte van dat herhalende gebied is verschillend in diverse honden en correleert met het type merle patroon (Murphy, et al. 2018). Korte series (25—55 baseparen) worden gevonden bij "cryptische merles" (heeft het merle gen, maar het is niet zichtbaar in de vacht), verdunde merles hebben herhalingen van 66—74 baseparen, typische merles correleren met series van 78—86 baseparen en harlekijnmerles blijken herhalende series van 81—105 baseparen.

De cellen waaruit pigmentcellen (melanocyten) worden gevormd (melanoblasten) migreren in het embryo vanuit de neurale lijst (het deel waar het gebied van de ruggegraat wordt gevormd) naar de diverse gebieden in de huid. Elk van de melanoblasten bepaalt de vachtkleur voor een gebied van de huid. In elke cel wordt zowel normaal PMEL als gemuteerd PMEL eiwit gevormd (omdat het extra DNA een gebied heeft waar de blauwprint voor het eiwit wordt afgehakt, dat lijkt op het gebied in het originele gen; en dus kan elk van deze gebieden worden gebruikt voor het afbreken van de blueprint). Als het ingevoegde DNA kort is zijn de kansen vrij groot dat het originele PMEL-eiwit gevormd wordt en des te langer het ingevoegde blok DNA is des te hoger de kans dat het gewijzigde PMEL-eiwit wordt aangemaakt. Meer kapot eiwit betekent dat de celstructuur en de verdeling van pigment worden aangetast.

De reeks herhalende nucleotides zijn ook gevoelig voor wijzigingen. Het kan eenvoudig verkort of verlengd worden. Dit kan tijdens de mitose of de meiose gebeuren. Nakomelingen kunnen dus een ander merle patroon hebben dan de ouderdieren. Dit proces kan ook het verschil verklaren tussen de merle patronen op verschillende delen van het lichaam. Het is ook waarschijnlijk dat mozaïcisme een rol speelt bij het merle patroon van standaard merles en harlekijn merles.

Murphy et al. toonden ook aan dat sommige honden meer dan een ingevoegd blok hebben. Sommige laboratoria kunnen de lengte van het herhalende gebied meten, soms zelfs behoorlijk nauwkeurig. Dit helpt bij het detecteren van cryptische merles. Omdat merle alleen eumelanine beïnvloedt is het onzichtbaar bij homozygote ee-recessieve dieren. DNA-test kunnen snel vertellen of een ee-rood dier in feite een merle is.

Mogelijke allelen:

m : normaal, niet merle

M : merle (dominant)

Sommige laboratoria vermelden het aantal herhalende nucleotiden als Mⁿⁿⁿ/m of zelfs bij meervoudige invoegingen : Mⁿⁿⁿ/M^xxx/m.

Little beschreef vier verschillende allelen voor dit gen (s^p piebald spotting, sⁱ irish spotting, s^w extreem wit en S volledig gekleurd). DNA onderzoek heeft geen bewijs gevonden voor deze vier allelen. Er is een mutatie die correleert met piebald spotting maar alle geteste extreem witte honden hadden ook dit allel. Er moet nog veel onderzocht worden op dit gebied. De allelen vertonen een co-dominante expressie, honden die homozygoot zijn voor s^p hebben meer wit dan heterozygote dieren.

Momenteel bieden sommige laboratoria tests voor de mutatie s^p.

S : volledig gekleurd

s^p : piebald spotting

Little, Clarence C., The Inheritance of Coat Color in Dogs, Ithaca, New York, Comstock Pub. Associates, 1957.

Candille SI, Kaelin CB, Cattanach BM, et al. A -defensin mutation causes black coat color in domestic dogs. Science. 2007;318(5855):1418-23. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2906624/

Murphy, Sarah C., Evans, Jacquelyn M., Tsai, Kate L. and Clark, Leigh Anne, Length variations within the Merle retrotransposon of canine PMEL: correlating genotype with phenotype, Mobile DNA20189:26, https://doi.org/10.1186/s13100-018-0131-6