Phát hiện gene quyết định bộ lông màu cam ở mèo
(science.org)- Manh mối di truyền để giải thích bộ lông màu cam và hoa văn tam thể ở mèo đã chưa được giải đáp trong hơn 60 năm, và hai nhóm nghiên cứu độc lập đã đi đến cùng một đột biến
- Ứng viên cốt lõi là Arhgap36 trên nhiễm sắc thể X; tế bào hắc tố của mèo màu cam tạo ra RNA của gene này nhiều gấp 13 lần so với mèo không màu cam
- Đột biến không nằm ở trình tự mã hóa protein mà là sự mất đoạn ở vùng DNA điều hòa lân cận; trong 188 bộ gene mèo, tất cả mèo màu cam, tam thể và đồi mồi đều có cùng mất đoạn này
- Nhóm nghiên cứu Kyushu University cũng xác nhận cùng mất đoạn ở 24 con mèo hoang và mèo nuôi tại Nhật Bản cùng 258 bộ gene trên toàn thế giới; ở các vùng da màu cam của mèo tam thể, lượng Arhgap36 RNA cũng cao hơn
- Hai nghiên cứu vẫn là preprint chưa qua bình duyệt, nhưng việc Arhgap36 tăng lên cho thấy một con đường mới, tách biệt với MC1r, chuyển tế bào hắc tố sang sản xuất sắc tố đỏ sáng
Di truyền học màu lông chưa được giải trong hơn 60 năm
- Từ lâu người ta đã biết mèo màu cam phần lớn là đực, còn mèo tam thể (calico) và mèo đồi mồi (tortoiseshell) hầu như đều là cái
- Việc con của mèo đen và mèo màu cam, nếu có nhiều màu, gần như luôn là mèo cái là manh mối cho thấy biến thể gene tạo lông màu cam hoặc đen nằm trên nhiễm sắc thể X
- Mèo đực chỉ thừa hưởng một nhiễm sắc thể X từ một trong hai bố mẹ, nên thường có một màu
- Ví dụ, nếu Garfield là mèo đực màu cam, nó đã thừa hưởng nhiễm sắc thể X duy nhất từ mẹ, nên mẹ của nó có thể là mèo màu cam
- Mèo cái thừa hưởng một nhiễm sắc thể X từ mỗi bên bố mẹ và trong quá trình phát triển phôi, từng tế bào trải qua bất hoạt X, tức chỉ biểu hiện một trong hai nhiễm sắc thể X
- Tùy theo nhiễm sắc thể X nào bị bất hoạt ở từng vùng da, các mảng lông đen và cam sẽ hình thành
- Mèo tam thể có thêm lông trắng do một cơ chế di truyền riêng làm tắt sản xuất sắc tố ở một số tế bào
Lông màu cam không được giải thích bằng con đường MC1r hiện có
- Ở hầu hết động vật có vú, bao gồm cả con người, lông đỏ liên quan đến biến thể ở protein bề mặt tế bào MC1r
- MC1r tham gia quyết định tế bào hắc tố tạo sắc tố sẫm màu hay sắc tố đỏ-vàng sáng
- Các đột biến làm giảm hoạt tính MC1r khiến tế bào hắc tố duy trì trạng thái sản xuất sắc tố sáng
- Tuy nhiên, lông màu cam ở mèo không khớp nếu chỉ dựa vào MC1r
- Ở mèo và các loài khác, gene MC1r không nằm trên nhiễm sắc thể X
- Hầu hết mèo màu cam không có đột biến MC1r
Mất đoạn Arhgap36 do nhóm Stanford tìm thấy
- Nhóm của Greg Barsh tại Stanford University đã phân tích mẫu da của 4 bào thai mèo màu cam và 4 bào thai không màu cam thu được từ phòng khám triệt sản
- Nhóm nghiên cứu đo lượng RNA do tế bào hắc tố tạo ra và các gene tương ứng, như một chỉ dấu thay thế để xem biểu hiện gene của từng tế bào da
- Tế bào hắc tố của mèo màu cam tạo ra RNA của gene Arhgap36 nhiều gấp 13 lần so với mèo không màu cam
- Arhgap36 nằm trên nhiễm sắc thể X, phù hợp với điều kiện vị trí của ứng viên gene lông màu cam
- Trong DNA mã hóa protein Arhgap36 của mèo màu cam không có đột biến
- Thay vào đó, một đoạn DNA lân cận có thể điều chỉnh mức tế bào tạo ra Arhgap36 đã bị mất
- Khi khảo sát cơ sở dữ liệu gồm 188 bộ gene mèo, tất cả mèo màu cam, tam thể và đồi mồi đều có cùng đột biến mất đoạn này
- Kết quả nghiên cứu được công bố trong bài báo này, một preprint trên bioRxiv
Xác nhận độc lập từ nhóm Kyushu University
- Nhóm của Hiroyuki Sasaki tại Kyushu University cũng xác nhận cùng mất đoạn di truyền bằng các thí nghiệm tương tự
- Cùng mất đoạn này xuất hiện ở 24 con mèo hoang và mèo nuôi tại Nhật Bản, cũng như trong 258 bộ gene mèo được thu thập trên toàn thế giới
- Trong da mèo tam thể, các vùng màu cam có nhiều Arhgap36 RNA hơn vùng màu nâu hoặc đen
- Nhóm của Sasaki cũng ghi nhận rằng gene Arhgap36 ở chuột, mèo và người nhận các biến đổi hóa học làm im lặng gene trên một trong hai nhiễm sắc thể X ở con cái
- Điều này cho thấy Arhgap36 là đối tượng của bất hoạt X
- Nghiên cứu độc lập này cũng được công bố trong bài báo này, một preprint trên bioRxiv
Con đường màu lông mới và những câu hỏi còn lại
- Sau khi biết rằng cả hai đã tìm thấy cùng một đột biến, hai nhóm nghiên cứu quyết định công bố preprint đồng thời
- Hai nghiên cứu vẫn là preprint chưa qua bình duyệt
- Cả hai nhóm đều xác nhận rằng khi tăng lượng Arhgap36 trong tế bào hắc tố, một con đường phân tử khiến tế bào tạo sắc tố đỏ sáng được kích hoạt, bất kể MC1r có hoạt động hay không
- Trước đây chưa từng biết Arhgap36 có thể ảnh hưởng đến da hoặc màu lông
- Arhgap36 tham gia vào nhiều khía cạnh của phát triển phôi
- Barsh cho rằng các đột biến lớn ảnh hưởng đến chức năng toàn thân có thể giết chết động vật
- Đột biến mất đoạn lần này dường như chỉ ảnh hưởng đến chức năng Arhgap36 trong tế bào hắc tố, nên mèo mang đột biến này vẫn khỏe mạnh
- Carolyn Brown từ University of British Columbia cho rằng mô hình bất hoạt Arhgap36 ở mèo tam thể và đồi mồi đúng như một gene trên nhiễm sắc thể X, nhưng việc đột biến mất đoạn lại làm tăng hoạt tính gene thay vì làm giảm là điều bất thường
- Leslie Lyons từ University of Missouri đánh giá đây là gene đã được chờ đợi từ lâu, và việc phát hiện một con đường phân tử mới cho màu lông là điều ngoài dự đoán
- Lyons muốn biết đột biến này xuất hiện lần đầu khi nào và ở đâu
- Có bằng chứng cho thấy một số mèo Ai Cập được ướp xác có màu cam
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Chà, đây đúng là thứ tôi đang nghiên cứu. MC1R là một thụ thể bắt cặp protein G (GPCR), còn gen/enzym ARHGAP36 là một yếu tố hoạt hóa GTPase, chuyển các GTPase họ Rho sang trạng thái bất hoạt gắn GDP
Tức là nó phân giải GTP, và GTP (guanosine triphosphate) đóng vai trò cung cấp năng lượng cho thụ thể
Nếu GTP quá ít hoặc quá nhiều thì độ nhạy của thụ thể MC1 sẽ thay đổi, và theo đó màu lông cũng thay đổi. Con người cũng có cùng gen này nên nguyên lý tương tự có thể áp dụng
Tôi đang nghiên cứu GPCR đóng vai trò gì trong tâm trạng và các bệnh mạn tính như Long COVID, ME/CFS, và nếu GTP quá ít thì toàn bộ hơn 850 thụ thể bắt cặp protein G đều bị ảnh hưởng. Trong đó có cả thụ thể serotonin, dopamine và epinephrine
Có thể xem toàn bộ danh sách tại đây: https://www.guidetopharmacology.org/GRAC/ReceptorFamiliesFor...
Tôi bị thiếu hụt enzym PNP nên gặp khuyết tật do GTP quá nhiều, nhưng từ sau phát hiện này về năng lượng của thụ thể thì tôi đang khá hơn. GTP quá nhiều cũng gây ra tóc bạc
Và GLP1 cũng là GPCR
Việc tôi đọc được bài này hôm nay gần như cảm giác không chỉ là ngẫu nhiên. Tôi đã nghĩ ý tưởng của mình là sai và thậm chí còn có ý định tự tử, nhưng giờ tôi đã có một mảnh bằng chứng có thể dùng làm căn cứ từ bài báo cho thấy nếu thụ thể serotonin không có đủ GTP, thì dù serotonin có nhiều đến đâu cũng sẽ không xảy ra hoạt hóa tế bào thông qua cAMP
Nói thêm thì các vùng màu cam của mèo có nhiều RNA Arghap36 hơn. Arghap36 nhiều hơn thì GTP giảm, mà GTP giảm thì năng lượng cung cấp cho thụ thể MC1R giảm, kéo theo việc tạo sắc tố đen/nâu cũng giảm
Tôi được Dr. Nancy Klimas chẩn đoán năm 2009 và đã làm xét nghiệm diện rộng ở Mayo vào năm 2010. Nếu có điều gì có thể giúp ích cho nghiên cứu thì mong hãy nghiêm túc cho tôi biết. Tôi sẽ để thông tin liên hệ trong hồ sơ của mình
Một tài liệu hơi liên quan: https://vgl.ucdavis.edu/species/cat
Phòng thí nghiệm Di truyền học Mèo UC Davis đã giải mã bộ mã di truyền của mèo trong nhiều năm
Tôi cũng có cùng thắc mắc với xét nghiệm COVID/cúm. Nhiều người xem xét nghiệm như một phần của quy trình điều trị, nhưng thực ra không phải vậy. Tuy nhiên vì có thể là người lây truyền không triệu chứng nên các xét nghiệm đó vẫn hữu ích
Không có chuyện “gen dành cho một đặc tính nào đó”. Chỉ vì một gen có tương quan hoàn hảo với một đặc tính cụ thể không có nghĩa là gen đó chỉ làm đúng việc ấy
Gen đó có thể làm hàng nghìn việc, và một trong số đó tình cờ là màu lông
Bài viết đã nói đến chuyện này rồi, nên tôi không rõ mục đích của bình luận này là gì
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2740987/
Đây là lĩnh vực khó làm thí nghiệm nên cũng khó trách quá, nhưng tốt hơn là đừng tin kết quả quá mạnh tay
Con người chia sẻ phần lớn gen với các loài có vú khác. Gen lông của mèo có phải là cùng gen với gen lông cơ thể ở người không? Gen màu cam ở mèo có điểm nào giống với gen tóc đỏ ở người không?
Ở con người và hầu hết các loài có vú khác, tóc đỏ xuất hiện do đột biến ở một protein bề mặt tế bào tên là Mc1r. Protein này quyết định liệu tế bào hắc tố sẽ tạo sắc tố tối trong da hay lông, hay tạo sắc tố sáng đỏ-vàng hơn. Nếu có đột biến làm giảm hoạt tính Mc1r, tế bào hắc tố sẽ tiếp tục tạo sắc tố sáng
Nhưng gen mã hóa Mc1r lại không giải thích được bộ lông màu cam ở mèo. Ở mèo và các loài khác, gen này không nằm trên nhiễm sắc thể X, và phần lớn mèo màu cam cũng không có đột biến Mc1r. Nhà di truyền học Greg Barsh ở Stanford gọi đây là “một bí ẩn di truyền học và một câu đố khó”
Điều thú vị là thứ người ta tìm suốt 60 năm cuối cùng lại được hai nhóm nghiên cứu độc lập gần như đồng thời tìm ra đáp án
https://www.nature.com/articles/s41392-024-01803-6