Fellfarbvererbung beim Weißen Schweizer Schäferhund

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1 Fellfarbvererbung beim Weißen Schweizer Schäferhund Fellfarbassoziierte Gendefekte und Ihre Relevanz für die Zucht des weißen Schweizer Schäferhundes Dipl. Bio. Anita Mac Nelly

2 Gliederung Einführung in die Genetik Fellfarbvererbung Fellfarbassoziierte Defekte und deren Relevanz für die Zucht des WSS Dipl. Bio. Anita Mac Nelly

3 Klassische Genetik versus Molekulargenetik Klassische Genetik: Molekulargenetik: 5 ATGCCTATGCGCGCTGA 3 5 ATGCCTATTCGCGCTGA 3 Zucht von zwei Tieren und Betrachtung der Nachkommen Klärung des Erbgangs autosomal/gonosomal DNA-Ebene Sequenzierung Auffinden von Mutationen direkt (PCR+RFLP) Dipl. Bio. Anita Mac Nelly

4 Einführung in die Genetik Geschlechtschromosomen: paarig (XX, XY) Autosomen: identisch bei männlichen und weiblichen Tieren paarweises Auftreten: diploid (2n) Chromosomen Hund: 2n = 78 (n = 39) Genom: Gesamtheit aller Chromosomen (Autosomen + Geschlechtschromosomen) Dipl. Bio. Anita Mac Nelly

5 Einführung in die Genetik Locus (Pl.: Loci): bestimmte Region eines Chromosoms Gen: codiert für ein Protein Allel: verschiedene Formen eines Gens heterozygot: zwei verschiedene Allele an einem Genort (mischerbig) homozygot: zwei identische Allele an einem Genort (reinerbig) Gene homologe Chromosomen A B c A b c homozygot für dominantes Allel heterozygot homozygot für rezessives Allel Dipl. Bio. Anita Mac Nelly

6 Pigmentproduktion im Haar die Grundfarbe der Haare wird durch zwei Melanintypen beeinflusst, die in den Melanosomen der Pigmentzellen (Melanozyten) gebildet werden Phäomelanin Eumelanin

7 Pigmentproduktion in Melanozyten Pigmentproduktion im Haar Eumelanosom MC1R α-msh Phäomelanosom MLPH α-msh MC1R MLPH Melanin stimulierendes Hormon Melanocorticorezeptor Melanophilin

8 Genetik der Fellfarben Welche Genloci bestimmen die Fellfarbe eines Hundes? Pigmente Phäomelanin Eumelanin Dipl. Bio. Anita Mac Nelly

9 Genetik der Fellfarben 1) E = Extension-Locus: MC1R-Rezeptor Beeinflussung der Ausdehnung (Extension) der Farbe EE oder Ee Wildtyp; dominantes Allel normale Ausdehnung des Agouti-Locus Phänotyps ee nur Phäomelanin (rot/gelb) rezessiv-rot oder rezessiv-gelb epistatisch wirkend auf Agouti-Locus und K-Locus Epistase Unterdrückung der phänotypischen Ausprägung anderer Gene Dipl. Bio. Anita Mac Nelly

10 2) A = Agouti-Locus (Agouti-Peptid) Kontrolle der Bildung von Phäomelanin Genetik der Fellfarben Allele (abnehmende Dominanz): a y a t a a y = sable a t = black and tan a = rezessive black Dipl. Bio. Anita Mac Nelly

11 3) K = dominant-schwarz Gen Genetik der Fellfarben frühere Vermutung: Agouti-Gen (oft A s genannt) aber neue Erkenntnisse (A -defensin mutation causes black coat color in domestic dogs, Kerns et al, Science, 2007) Dominant-schwarz Gen K dominant schwarz, k: Wildtyp epistatisch über Agouti-Phänotypen wird von ee maskiert Beispiel: Border Collie, Labrador Dipl. Bio. Anita Mac Nelly

12 A Tyrosin Genetik der Fellfarben B Tyr DOPA MSH MC1R Tyr Tyrosin DOPA ASP MC1R CysteinylDOPA Eumelanin MSH Phäomelanin MC1R = Melanocortin-1-Rezeptor, Extension Locus ASP = Aguti-Signal-Peptid, Aguti-Locus K = Genprodukt des dominant Schwarz Locus

13 Die Situation im Weißen Schweizer Schäferhund Mutation im Extension Locus alle weißen Schweizer Schäferhunde sind homozygote Träger der non-function Mutation im MC1R Rezeptor ( ee ) sie können in den Melanozyten der Haare kein Eumelanin bilden (Genes affecting coat colour and pattern in domestic dog, S. M. Schmutz et al., Animal Genetics, 2007) keine Albinos im klassischen Sinne da ezymatische Ausstattung für die Eumelaninproduktion (Tyrosinase etc.) ist vorhanden Warum ist die Haut schwarz?

14 Die Situation im Weißen Schweizer Schäferhund Warum ist die Haut schwarz? Melanin (nur Eumelanin) schützt die DNA vor UV-Strahlung die Produktion von Eumelanin ist also prinzipiell essentiell (Albinos haben ein erhöhtes Risiko an Hautkrebs zu erkranken) in epidermalen Melanozyten gibt es bis zu 7 MC1R-Isoformen ( Regulation of constitutive and UVR-induced skin pigmentation by melanocortin 1 receptor isoforms, Francois Rouzaud et. al., FASEB Journal, 2006) die Intensität von Eumelanin in der Haut (Pigmentstärke) ist abhängig von: Vorkommen von Melanozyten in der Haut Expression von Rezeptoren (wie viele Rezeptoren an den Melanozyten) Expressionslevel der Tyrosinase (u. A. vom Alter abhängig)

15 Die Situation im Weißen Schweizer Schäferhund Warum ist die Haut schwarz? Winter snow nose black nose UV Sommer UV Keratinozyt MC2R MC1R MSH Durch UV Licht wird vermehrt Tyrosinase gebildet!

16 Die Situation im Weißen Schweizer Schäferhund Warum ist die Haut schwarz? ganzjährig schwarzes Pigment an Nase, Lefzen und Pfotenballen: erhöhte konstitutive Tyrosinaseproduktion konstitutive Überexpression eines MC1R-Derivates in epidermalen Melanozyten eine Wechselnase deutet auf ein niedriges Expressionslevel der Tyrosinase hin, ein externer Inducer (UV-Strahlung) stimuliert die Tyrosinase-produktion Keratinozyten produzieren α-msh/ Expression MC1R-Rezeptor

17 Die Situation im Weißen Schweizer Schäferhund Warum ist die Haut schwarz? Wechselnase kein Defizit vergleichbar mit Menschen vom keltischen Typ wenn ganzjährig schlechtes Pigment Mangel an Melanozyten konstitutiver Repressor für Tyrosinaseproduktion

18 nur homozygote Tiere betroffen Genetik der Fellfarben: Dilution der Linker (MLPH), der reife Eu- bzw. Phäomelanosomen für den Transport kennzeichnet, wird vermindert gebildet (A Noncoding Melanophilin Gene (MLPH) SNP at the Splice Donor of Exon 1 Represents a Candidate Causal Mutation for Coat Color Dilution in Dogs, Cord Drögemüller, Journal of Heredity, 2007) sowohl Phäo- als auch Eumelanin wird aufgehellt MLPH

19 Genetik der Fellfarben: Dilution der Dilutionlocus ist nicht verantwortlich für die Phäomelaninverdünnung beim weißen Schweizer Schäferhund nur an Krankheiten (Haarfollikel-Dysplasie) gekoppelt, wenn fast kein MLPH (Blue-Dobermann-Syndrom) mehrere Mutationen! in vielen Rassen Dilution dd fest verankert (Weimaraner) (A Noncoding Melanophilin Gene (MLPH) SNP at the Splice Donor of Exon 1 Represents a Candidate Causal Mutation for Coat Color Dilution in Dogs, Cord Drögemüller, Journal of Heredity, 2007) MLPH Apoptose-induzierter Zelltod

20 Genetik der Fellfarben: Spotting Locus

21 Genetik der Fellfarben: Spotting Locus Weiß ist nicht gleich weiß! Melanozyten entstammen der Neuralleiste und sind eng mit Nervenzellen verwandt Ektoderm Neuralleiste Neuralrohr

22 Genetik der Fellfarben: Spotting Locus eng gekoppelt mit der Bildung von Sinnesorganen aus diesem Keimblatt (degenerierte Photorezeptorzellen, Haarsinneszellen usw., daraus u. U. resultierend: Blindheit, Taubheit) dieser Locus könnte dann für die Zucht des Weißen Schweizer Schäferhundes von Bedeutung sein, wenn vermehrt z. B. die Einkreuzung weißer Collies ( extreme white : s w s w ) erfolgt wäre (?)

23 Genetik der Fellfarben

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