Články o problematice merle genu

Článek z r. 2018, který shrnuje nové poznatky, zde. 

Původní článek z r. 2011:

Louisiana Catahoula – skutečné merle plemeno

Když jsme na začátku r. 2011 zahájili v našem klubu (Catahoula Club EU) testování na přítomnost merle genu u našich louisianských leopardích psů (LC), nepředpokládali jsme žádné velké překvapení, protože o problematice tohoto genu je toho známo poměrně dost i u jiných plemen, kde se objevuje. Hlavním důvodem pro testování ve větším měřítku bylo to, že se v některých vrzích objevily fenotypy, které jsme neočekávali, a bylo třeba najít nějaké vysvětlení.

Ačkoliv se typický merle vzor, tj. srst s výskytem různě velkých a nepravidelných ploch ředěných a koncentrovaných barev, objevuje u řady známých plemen, jako je např. kolie, border kolie, šeltie, australský ovčák, jezevčík, atd., netvoří obvykle takto zbarvení jedinci většinu populace těchto plemen. Je tomu tak zejména proto, že u těchto plemen je spojení obou merle zbarvených rodičů zakázáno chovatelskými řády nebo se běžně nedoporučuje. Důvodem je hlavně to, že z takových spojení se často rodí jedinci s převahou bílé barvy a s řadou možných zdravotních defektů, které stakovým zbarvením souvisí.

Louisianský leopardí pes (Louisiana Catahoula, LC) se naopak takovým zbarvením pyšní a pro mnoho chovatelů tohoto plemene v zemi původu, tj. USA, jsou celobarevní (solid) jedinci spíše na obtíž. Spojování rodičů s merle/leopardím zbarvením je proto účelové a ani výskyt některých typických defektů, spojovaných s přítomností merle genu, který toho zbarvení způsobuje, většinu chovatelů LC neodrazuje. Není proto divu, že většina populace LC tento gen ve své genové výbavě nese a že jednobarevných/celobarevných/solid jedinců je v tomto případě menšina. Přitom se však nezdá, že by toto plemeno tímto stavem nějak výrazně strádalo a výskyt defektů byl řádově vyšší než u ostatních plemen s merle genem.

Když jsme v r. 2005 napsali náš první článek o problematice chovu LC a dědičnosti merle genu (Svět psů 10/05, str. 36-38), netušili jsme, že tato záležitost je u LC složitejší a zajímavější než u ostatních, výše jmenovaných, plemen. V té době nebyl ostatně merle gen jako takový ještě přesně identifikován. Výsledky, získané současným hromadným testováním, to však prokazují.

Merle gen

Když se o rok později, v r. 2006, podařilo kolektivu vědců pod vedením Leigh Ann Clark (Clarket al.2006, PNAS 103 (5): 1376-81) určit konečně gen, který je za merle zbarvení zodpovědný, byl to průlom, který umožnil testovat psí populace i z tohoto hlediska. Prokázali, že tím, již nějakou dobu hledaným, genem je SILV (Silver-locus, Pmel17), který patří mezi geny ředící barvu srsti a jeho exprese se projevuje převážně v oblasti kůže a očí.  Zjistilo se, že genetické změny (modifikace) v oblasti SILV genu ovlivňují normální funkci tohoto genu tak, že výsledkem je vzor srsti s oblastmi a skvrnami ředěného pigmentu smíchané s normálním pigmentem neředěným (melaninem). Nemodifikovaná verze SILV genu se označuje m, zatímco modifikované verze jsou označovány M (tj. fakticky merle gen). Modifikace SILVgenu jsou způsobeny vložením (insercí) mobilního genového elementu, zvaného retrotransposon (SINE), který může mít, jak se dnes ukazuje, různou délku. Zdá se, že délka této vsunuté sekvence – SINE, má také vliv na to, jakým způsobem se modifikace projeví ve fenotypu psa.

V původním článku Clarka a spol. byly popsány 2 varianty modifikovaného SILV, tj. merle genu. Typický Mgen obsahuje insertní sekvenci o délce 459-460 bp. (Ve skutečnosti má M-specifická SINE sekvence ca 253 bp. Protože při stanoveni dochází ke sloučení s okolními sekvencemi, které mají ca 200 bp, je výsledná velikost amplikonu 459-462 bp. Psům, kteří mají mm genotyp, chybí insertní SINE sekvence a výsledný amplifikát má tak délku 200 bp.) To se projevuje známým merle/leopardím zbarvením u psů, kteří jsou heterozygoti (mM), a typickým double merle fenotypem s převahou bílé barvy u homozygotů (MM).

Druhá modifikace, popsaná v původním článku, je odlišná od výše jmenované tím, že obsahuje kratší verzi insertu o délce ca 420 – 425 bp (tj. SINE o délce 212-225 bp). Tato modifikace se v barvě srsti viditelně neprojevuje, a proto byla nazvána skryté merle (cryptic, phantom) a značí se Mc. Heterozygotní i homozygotní jedinci (tj. mMc, respektive McMc) vypadají jako jednobarevní/solid, stejně jako homozygotní jedinci s nemodifikovaným genem (mm) ve své genetické výbavě. Odlišit je lze pouze genetickými testy.

Obě tyto varianty byly popsány u všech studovaných plemen a jejich dědičnost je autosomální a neúplně dominantní. Od každého z rodičů získává potomek 1 alelu tohoto genu a rozložení výsledných genotypů se řídí klasickou Mendelovskou genetikou.

Merle gen u leopardů

Naše současná analýza merle genu u LC objevila další modifikaci SILV genu, a to insertem o délce 447- 449 bp (tj. SINE o délce 243-249 bp), která je specifická pouze pro toto plemeno a u dalších plemen nebyla, podle zpráv vědců z firmy Biofocus, zatím detekována. Pracovně jsem ji nazvala Ma (a – jako atypický). Délka vsunuté sekvence v SILV genu je něco mezi normální M a Mc a ve fenotypu se projevuje méně výrazně než M, ale více než Mc. Heterozygoti Ma (tj. mMa) se rodí jako celobarevní/solid, ale zdá se, že se vzrůstajícím věkem psa, se merle vzor v srsti stává výraznější a patrnější.

Homozygoti, tj. MaMa, mají obvykle merle vzor od narození, avšak vše v ředěných barvách, tj. modrá nebo žlutá. Nejsou ovšem převážně bílí, i když jsou to vlastně také double merle.

Kombinace Ma a normálního M, tj. MaM, dává fenotyp, kterému říkáme patchwork, ve kterém se střídají větší plochy různých barev s leopardím vzorem a také plochami bílé barvy. Za bílou barvu je v tomto případě opět nejspíš zodpovědný merle gen a ne piebald gen, který je dalším známým genem, kódujícím bílou. I když při současné nemožnosti stanovit tento gen nelze jejich vzájemné interakce zatím zcela vyloučit.

Heterozygoti McMa mají při narození barvu solidů.

Přítomnost LC specifické modifikace SILV genu, tj. Ma, je zřejmě tím, co nám v naší skládačce dosud chybělo a co vysvětluje případy, kdy se ze solid zbarvených rodičů narodí potomci leopardích barev a vzorů. V této chvíli a při našich současných znalostech se zdá, že pro vysvětlení odlišného chování merle genu u LC není třeba dalších genů, které funkci merle genu dále modifikují či ovlivňují, což bylo i předmětem různých úvah. Nicméně v této chvíli to nelze ani úplně vyloučit, alespoň do té doby, než budeme vědět víc o mechanismech exprese merle genu a přítomnosti dalších genů, kteří mohou zbarvení ovlivňovat, jako je např. piebald gen.

Zdá se také, že za rozdíly ve zbarvení, které se mění s věkem psa, tj. někteří blednou, jiní tmavnou, někde se leopardí vzor stává výraznějším, jinde je tomu naopak, jsou zodpovědné zejména modifikace M a Ma. U heterozygotů, kteří mají ve svém genomu normální modifikaci mM, pozorujeme, že se rodí s výrazným leopardím vzorem srsti, který s věkem spíše tmavne, jednotlivé skvrny se často slévají a stávají se méně výraznými, takže někdy lze merle vzor později špatně rozeznat. U těch, kteří mají mMa, je tomu spíše obráceně, alespoň v této chvíli se nám to tak jeví. Podle našich dosavadních poznatků, se přítomnost Mc bez genetické analýzy rozeznat podle fenotypu nedá. LC s genotypy, kde se vyskytujeMcjsou zatím v naší populaci LC velmi vzácní, takže není úplně jasné, jak se „skryté“ merle v kombinaci s ostatními modifikacemi SILV genu vlastně dlouhodobě projevuje.

Stanovení merle genu

Stanovení přítomnosti merle genu provádí firma Biofocus v Německu.  Metodika je založena na metodice, použité Clarkem a spol. V původní publikaci, tj. analýze PCR produktů podle specifických primerů. Pro analýzu je nutno izolovat z výchozího materiálu DNA. I když lze jako výchozí materiál pro isolaci DNA použít stěry ze sliznic vnitřních tváří, praxe ukazuje, že spolehlivějším výchozím materiálem je malé množství krve. Kvalita stěrů závisí mnohem více na odběrateli a jeho zkušenosti vzorky odebírat a také na délce skladování a přepravy vzorků před analýzou. Mnohdy se nepodaří z takového materiálu získat dostatečné množství DNA, které by zajistilo optimální a spolehlivou detekci daného genu. A to je dost důležité a ukazuje se, že to může ovlivnit i dosažený výsledek. To by mohlo vzbudit u někoho pochybnosti o správnosti konečného verdiktu o genotypu, ale naše zkušenost ukazuje, že pokud nějaká pochybnost existovala, analýza krevních vzorků vedla vždy k nejpravděpodobnějšímu výsledku.

Co přináší nové poznatky pro chov

Co přináší tyto nové poznatky o merle genu pro chov LC – to je otázka, kterou si teď mnozí jistě položí. Do testování, které zahájil náš klub pro své členy, se nakonec zapojili i majitelé LC, kteří členy našeho klubu nejsou. Mnozí do toho vstoupili zcela prosti znalostí této problematiky, hlavně proto, že chtěli prokázat, že jejich LC není merle či double merle, anebo jen proto, že to udělal někdo jiný. Ať už je jejich motiv jakýkoliv, všem, kteří své výsledky zveřejnili, je třeba poděkovat za jejich příspěvek. Ti, kteří tak učinili, nám pomohli potvrdit zejména zákonitosti, kterými se řídí dědičnost a projevy tohoto genu, i když klub nedostal podrobnosti analýzy genotypu jejich psů. Nicméně v rámci našeho klubu se podařilo otestovat jedince zrůzných spojení a vzájemných příbuzenských vztahů, takže z toho můžeme učinit nakonec i obecnější závěry.

Dnes již není bohužel možné otestovat zakladatele místního chovu, tj. první importované LC – psa, Cats Cradles Cara, a fenu, So. Sloughs Kathy, ani všechny jejich potomky. Jejich genotyp je tak možno pouze odhadnout zanalýzy fenotypů jejich potomků, i když to samo o sobě není úplně přesné, jak je naznačeno výše. Nicméně u některých spojení již známe a máme potvrzené, co se týče merle genu, i genotypy obou rodičů, takže analýzu jeho dědičnosti lze provést i zpětně na jejich vrzích. Tato analýza umožňuje ověření předpokládané dědičnosti a do budoucna nám dává do ruky nástroj, který výrazně zlepší predikci fenotypů i genotypů plánovaných štěňat. To bylo v případě tohoto plemene dosud sférou fikce a zbožných přání. Důležité je to také proto, že je třeba se pokud možno vyhnout produkci štěňat s převahou bílé barvy, což se projevuje především u homozygotů pro merle, typu MM, případně MaM. Většina zdravotních defektů, které jsou známé ve spojitosti s přítomností merle genu, se totiž vyskytuje především u těchto genotypů (i fenotypů).

Naše výsledky také potvrzují, že i když je LC plemeno „promořené“ merle genem, v našem chovu se vyskytuje nejspíš větší procento solidů genotypu mm, kteří merle gen nemají, než je tomu v jiných zemích. To se podařilo jen díky tomu, že zakladatelé našeho místního chovu byli nejspíš genotypu mmnebo (při nejhorším mMc – Car) a mM(Kathy). První generaci místních odchovů tak tvoří z nemalé části solid homozygoti mm, což se jinde na světě pravděpodobně nepodařilo, protože chov všude začínal výhradně s nositeli merle genu. Nicméně bez genetické analýzy lze mm dost těžko odlišit od solidů, genotypu mMa, kteří mají také srst většinou bez výrazného leopardího vzoru, zejména v mladším věku. V této chvíli už pravděpodobně tento typ převyšuje výskyt čistých mm, alespoň co se týče LC jednobarevných/solid. Zároveň však dnes již počet nositelů merle genu v naší populaci LC jistě převažuje, protože skoro všichni další importovaní jedinci, kteří do chovu dále zasáhli, byli s největší pravděpodobností (až na nečetné výjimky) homozygoti typu MM nebo MaM.

Znalost merle genotypu jednoho nebo obou rodičů přináší jako „vedlejší produkt“ i možnost odhalit nevhodné chovatelské praktiky, a to zejména v případech sporné paternity. To se projeví především tam, kde mají potenciální otcové navzájem odlišné merle genotypy. Jejich potomci pak mohou vykazovat fenotypy/genotypy, které by nemohly vzniknout z kombinace matky a pouze jednoho uvedeného otce.

Náš klub bude určitě v testování pokračovat a bude v tom podporovat i ostatní majitele LC. Pravdou ovšem je, že výsledky, které si majitelé testovaných psů nechali „v šuplíku“, protože je výsledek testu zaskočil nebo nepříjemně překvapil, asi nikomu nepomůže a naše znalosti dále nerozšíří. Nicméně mnohdy lze jejich „utajený“ genotyp vydedukovat ze známého (díky testům) genotypu jejich potomků, takže takové tajnůstkaření nemá valný smysl.

Abychom využili a zachovali tyto znalosti do budoucna, výsledky tohoto testu rodičů budou zapisovány do průkazu původu jejich potomků. Tyto informace se tak už objeví v průkazu původu u všech letos narozených štěňat, jejichž rodiče certifikáty tohoto testu obdrželi.

RNDr. Helena Synková, CSc.

Catahoula Club EU

Vysvětlivky k základním pojmům:

Fenotyp je soubor všech pozorovatelných vlastností a znaků živého organismu ( https://cs.wikipedia.org/wiki/Organismus ). Představuje výsledek spolupůsobení genotypu ( https://cs.wikipedia.org/wiki/Genotyp ) a prostředí, čili to, jak organismus v daném znaku (znacích) skutečně vypadá. Obecně rozlišujeme znaky kódované major geny ( https://cs.wikipedia.org/wiki/Gen ), na jejichž projev ve fenotypu nemá prostředí žádný, nebo téměř žádný vliv (barva očí, krevní skupiny, struktura bílkovin) – (to je případ merle genu) a znaky kódované minorgeny, na jejichž projev má prostředí vliv velký.

Genotyp je soubor veškerých genetických informací organismu, respektive veškerých genetických informací, týkající se zkoumaného znaku či znaků.