Kočkám byl dán „červený gen“ | Věda a život

Červené zbarvení koček a trikolorní zbarvení koček závisí na genu, který byl dříve netušený.

Červené kočky jsou častější u kocourů; červené kočky se rodí mnohem méně často. Totéž lze říci o kaliko a želvovinové barvě, jen obráceně: kaliko jsou trikolorní kočky s černými, červenými a bílými skvrnami a želvovinové jsou kočky s černými a červenými skvrnami. Jejich červená může být v širokém rozmezí, od krémové po oranžovooranžovou, a černá může být v širokém rozmezí, od světle šedé po modročernou. Ale všechny tyto budou kočky; kocourové této barvy se rodí velmi zřídka. Navíc červení kocouři a trikolorní kočky se často ukážou jako bratři a sestry, stačí dát dohromady červeného samce a černou samici: takoví rodiče budou mít ve svých potomcích jak jednobarevná, tak vícebarevná koťata, a jednobarevní budou samci a vícebarevní samice.

(Foto: Ivan Lopatin / Unsplash.com)

Barvu vlasů, kůže a očí určují melanocyty, buňky, které syntetizují pigment melanin. Syntetizují ho ve dvou formách: černohnědý eumelanin a žlutočervený feomelanin. Je zřejmé, že červená kočka má ve své srsti hodně feomelaninu a málo eumelaninu (pokud vůbec nějaký má). Otázkou je, jak je množství jednoho či druhého regulováno. Zvláštnosti dědičnosti červeného a tříbarevného zbarvení naznačují, že gen nebo geny, které se na tom podílejí, se nacházejí na chromozomu X. U všech savců nesou samci jeden chromozom X, samice dva. U samců to funguje ve všech buňkách, ale u samic je jeden z chromozomů pevně zabalený v proteinech a stává se tichým.

Jeden z chromozomů X v buňce musí být umlčen, protože pokud geny chromozomu X fungují ve dvou kopiích, buňka bude velmi nemocná (některé geny nadále pracují na vypnutém chromozomu X, ale celkově je stále tichý). V tomto případě se volba dvou „X“, které je třeba vypnout, děje náhodně v různých buňkách v raných fázích embryonálního vývoje. Proto se získávají želvovinové kočky: v některé oblasti kůže funguje jeden chromozom X z páru, jehož geny stimulují syntézu eumelaninu a/nebo potlačují syntézu feomelaninu, a v jiné oblasti funguje druhý chromozom X, jehož geny fungují opačně. (Trikolorní kaliko kočky mají bílé skvrny, bílé skvrny se mohou vyskytovat i u červených koček – melanin se tam nesyntetizuje a funguje tam jiný genetický mechanismus, který nezávisí na pohlaví.)

Kaliko kočka neboli trikolóra. (Foto: Megan Dujardin / Unsplash.com )

V savčím genomu existuje dlouho známý gen Mc1r, který přepíná syntézu různých forem melaninu v melanocytech. Zrzavé vlasy u lidí a mnoha dalších savců závisí na určitých mutacích v Mc1r. Problém je v tom Mc1r není na chromozomu X a červená barva koček nezávisí na mutacích v něm. Po několik desetiletí zůstávala záhada červených koček a koček želvovitého vzhledu nevyřešena, ale nyní na portálu bioRxiv Objevily se dvě práce, které se zdají tuto hádanku vyřešit. Obě se zabývají genem Arhgap36 , který se nachází na chromozomu X – vědci na něj narazili měřením množství různých RNA v jednotlivých melanocytech. Informace z jakéhokoli genu je nejprve přeložena do molekul RNA, takže aktivitu genu lze posoudit množstvím konkrétní RNA. V melanocytech červených koček je gen Arhgap36 (na základě jeho RNA) byl 13krát aktivnější než u koček bez červené srsti a u koček s kaliko a želvovinou byla jeho RNA vyšší v kůži, kde rostla červená srst, než v kůži s černou nebo hnědou srstí. Přepíná buňku na syntézu žlutočerveného feomelaninu a jeho působení. Arhgap36 nezávisí na výše uvedeném Mc1r. Aktivita Arhgap36 závisí na blízké oblasti DNA: pokud byla tato oblast vystřižena (vymazána), pak Arhgap36 byl velmi aktivní. Taková mutace byla hledána v genomech několika stovek koček: pokud byly kočky červené, trikolórní nebo želvovinové, pak v jejich genomu nutně došlo k deleci právě té části DNA vedle Arhgap36.

Přečtěte si více

Africký mor prasat

Želvovinová kočka – s černou a červenou barvou, ale bez bílé. (Foto: Herman Delgado / Unsplash.com )

To se nedá říct Arhgap36 dříve neznámý. Dříve však byl považován pouze za nezbytný regulátor embryonálního vývoje: mutace, které ovlivňují jeho aktivitu ve všech buňkách, činí zvíře jednoduše neživotaschopným. Ale mutační delece, kterou mají červené kočky, zřejmě ovlivňuje pouze Arhgap36 v melanocytech. Podle výzkumníků takové mutace obvykle vedou k potlačení genů, ale v případě koček s melanocyty Arhgap36 Všechno se děje naopak. Obecně platí, že takový mechanismus regulace barev – s genem na chromozomu X, který závisí současně na aktivitě jeho chromozomu a stimulující mutaci-deleci – takový mechanismus dosud nebyl u nikoho pozorován, i když není pravda, že kočky v tomto smyslu zůstanou jedinečné, koneckonců nevíme všechno o všech zvířatech na světě.

Na druhou stranu, geny nikdy nefungují samy o sobě, a to je obzvláště zřejmé v případě „barevných“ genů: loni jsme psali, že 169 genů ovlivňuje syntézu a zrání melaninu v lidské kůži. Možná, že s kočičí srstí to není tak složité jako s naší kůží, ale s největší pravděpodobností jde o „červený gen“. Arhgap36 existují někteří pomocníci nebo potlačovatelé, kteří dosud nebyli nalezeni.

P.S. Články o zrzavé i želvovinové kočce byly publikovány v časopise Current Biology v květnu 2025.

Autor: Kirill Staševič