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

Genetica #11B: Cream
Heyhoi!
Vandaag wil ik het hebben over misschien wel de meest populaire verdunning: Cream. Daarnaast wil ik in dit blog ook enkele mutaties meenemen die op hetzelfde gen voorkomen.

Wat doet dat gen?
Het gen wat vandaag in de spotlight staat is SLC45A2, ook wel MATP genoemd. Dit gen is in pigmentcellen enorm actief en er wordt daar dan ook veel van het SLC45A2 eiwit gemaakt. Dit gen speelt een belangrijke rol in de pigmentatie bij niet alleen paarden, maar ook bij andere dieren. Zo zijn sommige mutaties bij andere soorten zelfs verantwoordelijk voor albino’s.
Omdat SLC45A2 bij zoveel diersoorten aanwezig is en een belangrijke rol speelt in pigmentatie, zijn de gevolgen van mutaties en de associaties van verschillende kenmerken met mutaties op SLC45A2 redelijk goed onderzocht. Het is echter niet helemaal tot in de puntjes onderzocht hoe SLC45A2 zijn werk doet en waarom dit gen dus zo belangrijk is en hoe het precies leidt tot de fenotypes die de mutaties veroorzaken. Desondanks zijn er al wat dingen bekend die ons een inkijkje geven in hoe SLC45A2 werkt, en waarom het bij ontbreken van SLC45A2 fout gaat in de pigmentatie.

SLC45A2 speelt waarschijnlijk een rol in het behouden van een normale zuurgraad in melanosomen, een deeltje in de pigmentcel die uiteindelijk zorgt voor de aanmaak en opslag van pigment. Deze zuurgraad is belangrijk voor de activiteit van tyrosinase (waarover in blog 9B meer te lezen is), en de ratio eumelanine (zwart pigment) vs feomelanine (roodpigment) wordt hier dan ook deels door bepaald. 

Wat gebeurt er bij mutaties?
En hier… Hier lopen we even vast.

Alvast een kort uitstapje naar SLC45A2 mutaties bij paarden. Een hiervan is Cream. Cream kan weergegeven worden in een genotype als onder andere Cr en C^Cr. 
Deze mutatie zorgt voor de volgende vachtkleuren:
Vos + 1x Cream = Palomino (ee // __ // nCr)
Bruin + 1x Cream = Valk (E_ // A_ // nCr)
Zwart + 1x Cream = Smokey Black (E_ // aa // nCr) 
Vos + 2x Cream = Cremello (ee // __ // CrCr)
Bruin + 2x Cream = Perlino (E_ // A_ // CrCr)
Zwart + 2x Cream = Smokey Cream (E_ // aa // CrCr) 

Kort gezegd: Bij 1x Cream veranderen de rode vachtdelen naar lichtbruin/geel/goudkleurig. De zwarte vacht delen veranderen echter vrijwel niet van kleur. Smokey Black is vaak wel iets meer donkerbruin dan zwart, maar dit is niet eens altijd het geval. Daarnaast kunnen zwarte paarden door oa de zon ook een iets donkerbruine kleur krijgen in plaats van zwart. Alhoewel Smokey Blacks gemiddeld wel lichter zijn dan Zwarte paarden, is dit effect zo minimaal dat ze slecht te onderscheiden zijn van zwarte paarden zonder genetische test. Pas wanneer er 2x een Cream-allel is, is de zwarte vacht duidelijk verdund. 

We weten dus dat bij paarden de bekendste mutatie in SLC45A2 ervoor zorgt dat in de eerste instantie vooral aanmaak van rood pigment wordt aangetast terwijl delen met zwart pigment vrijwel onaangetast blijven. En dat is raar. Want als SLC45A2 zijn functie niet meer goed kan uitvoeren, zal er uiteindelijk weinig eumelanine moeten zijn. Immers is er een lagere tyrosinase activiteit. Bij veel tyrosinase wordt er normaal eumelanine gemaakt, en bij een lagere hoeveelheid wordt er feomelanine gemaakt. Mijn persoonlijke(!!) verwachting zou dus écht zijn dat dat de aanmaak van eumelanine aangetast is, en dat er overgeschakeld wordt op feomelanine. Maar dat is bij Cream geheel níet het geval.

Hoe komt dit dan? Eerlijk antwoord: Geen idee! Echt, ik heb het opgezocht, papers gelezen, nagevraagd bij andere genetica-nerds. Op dit hele specifieke vlak is gewoon niet voldoende onderzoek gedaan. Sorry!

Wat wel duidelijk is, is dat paarden niet de enige zijn waarbij dit gebeurt. Ook bij witte tijgers is er sprake van een mutatie in SLC45A2, en ook hier verdwijnt de feomelanine (die zorgt voor die oranje vacht) terwijl de delen met eumelanine (de zwarte strepen) blijven. 

Welke mutaties zijn er nog meer?
Cream is niet de enige mutatie op SLC45A2. Er zijn er meerderen! Dat betekent ook dat een paard zowel een Cream allel, als een andere gemuteerde genvariant kan hebben. Wanneer een dier twee verschillende gemuteerde genvarianten heeft, heet dit een ‘compound heterozygote’ Heterozygoot, omdat het om twee verschillende genvarianten gaat, maar ‘compound’ omdat het om twee gemuteerde versies gaat. Er is een reden waarom dit onderscheid wordt gemaakt: Bij verschillende genen wordt gewerkt met wildtype allel vs één type gemuteerd allel. Wanneer het gemuteerde allel recessief is, en het lichaam dus met één defect allel kan blijven werken, is er bij heterozygoten geen sprake van een verandering in fenotype.

Echter: Wanneer je twee verschillende soorten gemuteerde allelen hebt, die beide recessief zijn aan het wildtype allel, heb je eigenlijk alsnog twee defecte allelen, en daardoor komt er alsnog een verandering in het fenotype. Dit is overigens niet altijd zo, er zijn compound heterozygotes waarbij de gecombineerde functie alsnog genoeg is om voor geen of slechts minimale veranderingen te volgen. 

Het bekendste en meest voorkomende voorbeeld is pearl (prl of C^prl). Pearl is opzich recessief: Met 1x pearl en 1x ‘normaal’ heb je geen verandering in vachtkleur. Je hebt dus twee pearl-allelen nodig om de vachtkleur Pearl te krijgen. Echter, 1x Cream + 1x Pearl zorgt ook voor een bijzondere vachtkleur. Dit wordt vaak ‘pseudo-pearl’ genoemd, maar is beter te onderscheiden van 2x pearl dan van 2x cream paarden.
Interessant aan Pearl is dat 2x pearl zowel op eumelanine als feomelanine effect heeft.


L: Smokey Pearl. R: Smokey Cream.
Bron links:  Andalusian Australia@Wikimedia commons  
Bron rechts: Ejnot@wikimedia commons

Daarnaast zijn er nog twee mutaties gevonden. Deze komen voor zover bekend beide slechts in een enkele familie voor.
Sunshine (sun of C^sun). Ook voor sunshine telt dat het waarschijnlijk recessief is. 1x sunshine lijkt geen verdunning van de vachtkleur te geven. 1x sun + 1x Cr geeft echter een sterk verdunde vachtkleur die lijkt op die van 2x cream. Echter is dit gen zeer zeldzaam: Het is gevonden in één hengst en zijn nakomeling. De ouders van de hengst zijn onbekend: het is alleen bekend dat het (waarschijnlijk) een Amerikaanse Draver x Tennessee Walker is. Omdat dit allel zo beperkt voorkomt, is niet bekend welke effecten dit allemaal heeft: bijvoorbeeld of het ook veranderingen in fenotype geeft wanneer gecombineerd met pearl of wanneer er 2x sunshine aanwezig is. 

Voor Snowdrop geldt dat ook dit waarschijnlijk een recessieve mutatie is. In het geval van snowdrop weten we, in tegenstelling tot sunshine, wel het effect van 2x snowdrop-mutatie maar níet het effect van bijvoorbeeld 1x cream en 1x snowdrop. 2x snowdrop geeft een kleur die lijkt op 2x cream. Deze mutatie komt voor in een familie tinkerpaarden. 


L: Sunshine. R: Snowdrop
Bron links: Aangepast van Holl, H. M., Pflug, K. M., Yates, K. M., Hoefs‐Martin, K., Shepard, C., Cook, D. G., ... & Brooks, S. A. (2019). A candidate gene approach identifies variants in slc 45a2 that explain dilute phenotypes, pearl and sunshine, in compound heterozygote horses. Animal genetics, 50(3), 271-274.  
Bron rechts: Aangepast van Bisbee, D., Carpenter, M. L., Hoefs-Martin, K., Brooks, S. A., & Lafayette, C. (2019). Identification of a novel missense variant in SLC45A2 associated with dilute snowdrop phenotype in Gypsy horses. bioRxiv, 851246.

Goed, helaas kan ik dus niet tot in de puntjes vertellen hoe deze mutaties allemaal werken. Ik hoop dat jullie er desondanks wat van geleerd hebben, of in ieder geval aan het denken zijn gezet!

Geneticablog #1: Back to the Basics 1.0
Geneticablog #2: Back to the Basics 2.0: Mendeliaanse genetica en notatie van genotype
Geneticablog #3: Back to the Basics 3.0: Niet-Mendeliaanse overerving
Geneticablog #4: Back to the Basics 4.0: Welke genen zijn belangrijk in kleurgenetica bij paarden?
Geneticablog #5: Moleculaire genetica 1.0
Geneticablog #6: Moleculaire genetica 2.0
Geneticablog #7: Moleculaire genetica 3.0
Geneticablog #9B: Let's get ready to rumble: ɑ-MSH vs ASIP
#11A: Gouden paarden. Ze bestaan echt!