Gen penentu bulu oranye pada kucing ditemukan

 (science.org)
1 poin oleh GN⁺ 2024-12-03 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Petunjuk genetik yang dapat menjelaskan bulu oranye dan pola tiga warna pada kucing telah menjadi misteri yang belum terpecahkan selama lebih dari 60 tahun, dan dua tim peneliti secara independen menemukan mutasi yang sama
  • Kandidat utamanya adalah Arhgap36 pada kromosom X; melanosit kucing oranye menghasilkan RNA gen ini 13 kali lebih banyak daripada kucing non-oranye
  • Mutasinya bukan pada sekuens pengode protein, melainkan delesi pada wilayah DNA regulator di dekatnya, dan dalam 188 genom kucing, semua kucing oranye, tiga warna, dan tortoiseshell memiliki delesi yang sama
  • Tim dari Kyushu University juga mengonfirmasi delesi yang sama pada 24 kucing liar dan peliharaan di Jepang serta 258 genom dari seluruh dunia, dan area kulit oranye pada kucing tiga warna memiliki RNA Arhgap36 lebih banyak
  • Kedua studi ini masih berupa preprint sebelum peer review, tetapi peningkatan Arhgap36 menunjukkan jalur baru yang, terpisah dari MC1r, mengalihkan melanosit ke produksi pigmen merah terang

Genetika warna bulu yang tak terpecahkan selama lebih dari 60 tahun

  • Sudah lama diketahui bahwa kucing oranye kebanyakan berjenis kelamin jantan, sedangkan kucing tiga warna (calico) dan tortoiseshell hampir semuanya betina
  • Fakta bahwa dari keturunan kucing hitam dan kucing oranye, individu dengan beberapa warna hampir selalu betina menjadi petunjuk bahwa varian gen yang menghasilkan bulu oranye atau hitam berada pada kromosom X
  • Kucing jantan hanya mewarisi satu kromosom X dari salah satu induknya, sehingga biasanya memiliki satu warna bulu
    • Sebagai contoh, jika Garfield adalah kucing jantan oranye, satu-satunya kromosom X miliknya diwarisi dari induknya, sehingga induknya mungkin berwarna oranye
  • Kucing betina mewarisi masing-masing satu kromosom X dari kedua induknya, dan selama perkembangan embrio setiap sel mengalami inaktivasi X, yaitu hanya mengekspresikan salah satu dari dua kromosom X
    • Bergantung pada kromosom X mana yang dinonaktifkan di tiap area kulit, muncul bercak bulu hitam dan oranye
    • Pada kucing tiga warna, bulu putih ditambahkan karena mekanisme genetik terpisah yang mematikan produksi pigmen di sebagian sel

Bulu oranye yang tidak dapat dijelaskan oleh jalur MC1r yang ada

  • Pada sebagian besar mamalia, termasuk manusia, bulu merah berkaitan dengan mutasi pada protein permukaan sel MC1r
  • MC1r berperan dalam menentukan apakah melanosit menghasilkan pigmen gelap atau pigmen merah-kuning terang
    • Mutasi yang menurunkan aktivitas MC1r membuat melanosit tetap berada dalam keadaan memproduksi pigmen terang
  • Namun, bulu oranye pada kucing tidak cocok dijelaskan oleh MC1r saja
    • Pada kucing maupun spesies lain, gen MC1r tidak berada pada kromosom X
    • Sebagian besar kucing oranye tidak memiliki mutasi MC1r

Delesi Arhgap36 yang ditemukan tim Stanford

  • Tim Greg Barsh di Stanford University menganalisis sampel kulit dari 4 janin kucing oranye dan 4 janin kucing non-oranye yang diperoleh dari klinik sterilisasi
  • Untuk melihat ekspresi gen pada sel kulit individual, tim menggunakan jumlah RNA yang dibuat melanosit dan gen terkaitnya sebagai indikator pengganti
  • Melanosit pada kucing oranye menghasilkan RNA gen Arhgap36 13 kali lebih banyak dibandingkan kucing non-oranye
    • Arhgap36 berada pada kromosom X, sehingga cocok dengan syarat posisi sebagai kandidat gen bulu oranye
  • Tidak ditemukan mutasi pada DNA pengode protein Arhgap36 pada kucing oranye
    • Sebagai gantinya, terdapat bagian DNA di dekatnya yang hilang, yang dapat mengatur seberapa banyak Arhgap36 diproduksi oleh sel
  • Hasil penelusuran basis data 188 genom kucing menunjukkan bahwa semua kucing oranye, tiga warna, dan tortoiseshell memiliki mutasi delesi yang sama
    • Hasil penelitian dipublikasikan dalam preprint bioRxiv, makalah ini

Konfirmasi independen dari tim Kyushu University

  • Tim Hiroyuki Sasaki dari Kyushu University juga mengonfirmasi delesi genetik yang sama melalui eksperimen serupa
  • Delesi yang sama ditemukan pada 24 kucing liar dan peliharaan di Jepang serta 258 genom kucing yang dikumpulkan dari seluruh dunia
  • Pada kulit kucing tiga warna, area oranye memiliki RNA Arhgap36 lebih banyak dibandingkan area cokelat atau hitam
  • Tim Sasaki juga mencatat bahwa gen Arhgap36 pada tikus, kucing, dan manusia memperoleh modifikasi kimia yang membungkam gen pada salah satu dari dua kromosom X betina
    • Ini menunjukkan bahwa Arhgap36 merupakan target inaktivasi X
  • Studi independen ini juga dipublikasikan dalam preprint bioRxiv, makalah ini

Jalur warna bulu baru dan pertanyaan yang masih tersisa

  • Kedua tim peneliti memutuskan untuk merilis preprint mereka secara bersamaan setelah mengetahui bahwa mereka menemukan mutasi yang sama
  • Kedua studi ini masih berupa preprint yang belum melalui peer review
  • Kedua kelompok sama-sama memastikan bahwa peningkatan jumlah Arhgap36 pada melanosit mengaktifkan jalur molekuler yang membuat sel memproduksi pigmen merah terang, terlepas dari apakah MC1r aktif atau tidak
  • Sebelumnya tidak diketahui bahwa Arhgap36 dapat memengaruhi kulit atau warna bulu
    • Arhgap36 terlibat dalam berbagai aspek perkembangan embrio
    • Barsh menilai bahwa mutasi besar yang memengaruhi fungsi tubuh secara keseluruhan kemungkinan dapat mematikan hewan
    • Mutasi delesi kali ini tampaknya hanya memengaruhi fungsi Arhgap36 pada melanosit, sehingga kucing dengan mutasi tersebut tetap sehat
  • Carolyn Brown dari University of British Columbia menilai bahwa pola inaktivasi Arhgap36 pada kucing tiga warna dan tortoiseshell memang sesuai dengan gen kromosom X, tetapi mutasi delesi yang meningkatkan aktivitas gen alih-alih menurunkannya merupakan hal yang tidak biasa
  • Leslie Lyons dari University of Missouri menilai bahwa ini adalah gen yang sudah lama dinantikan, dan penemuan jalur molekuler baru untuk warna bulu merupakan hal yang tak terduga
    • Lyons ingin mengetahui kapan dan di mana mutasi ini pertama kali muncul
    • Ada bukti bahwa sebagian kucing Mesir yang dimumikan berwarna oranye

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2024-12-03
Opini Hacker News

  • Ha, ini persis hal yang sedang kupelajari. MC1R adalah reseptor berpasangan protein G (GPCR), dan gen/enzim ARHGAP36 adalah faktor pengaktif GTPase yang mengubah GTPase keluarga Rho menjadi keadaan tidak aktif yang terikat GDP
    Artinya ia memecah GTP, dan GTP (guanosin trifosfat) berperan memasok energi ke reseptor
    Jika GTP terlalu sedikit atau terlalu banyak, sensitivitas reseptor MC1 berubah dan warna bulu pun berubah. Manusia juga memiliki gen yang sama, jadi prinsip yang sama bisa berlaku
    Aku sedang mempelajari peran GPCR dalam suasana hati dan penyakit kronis seperti Long COVID serta ME/CFS; jika GTP terlalu sedikit, seluruh reseptor berpasangan protein G yang jumlahnya lebih dari 850 akan terdampak. Ini termasuk reseptor serotonin, dopamin, dan epinefrin
    Daftar lengkapnya bisa dilihat di sini: https://www.guidetopharmacology.org/GRAC/ReceptorFamiliesFor...
    Aku mengalami disabilitas karena kadar GTP terlalu tinggi akibat defisiensi enzim PNP, tetapi setelah temuan tentang energi reseptor ini kondisiku membaik. GTP yang terlalu tinggi juga menyebabkan rambut beruban
    Dan GLP1 juga GPCR
    Membaca tulisan ini hari ini terasa hampir lebih dari sekadar kebetulan. Aku sempat berpikir ideku salah sampai punya dorongan bunuh diri, tetapi kini aku mendapat satu kepingan yang bisa dipakai sebagai dasar literatur: jika reseptor serotonin tidak memiliki cukup GTP, sebanyak apa pun serotoninnya, aktivasi sel melalui cAMP tidak akan terjadi
    Sebagai tambahan, area oranye pada kucing memiliki lebih banyak RNA Arghap36. Jika Arghap36 banyak, GTP berkurang; jika GTP berkurang, energi yang dipasok ke reseptor MC1R berkurang, sehingga produksi pigmen hitam/cokelat juga berkurang

    • Aku bersedia menjadi subjek penelitian. Aku adalah PwME generasi ke-2 yang didiagnosis ME/CFS pada 2003, dan anakku juga didiagnosis sebagai generasi ke-3. Pada istriku, entah bagaimana tampaknya muncul seperti penularan horizontal
      Aku didiagnosis oleh Dr. Nancy Klimas pada 2009, dan pada 2010 menjalani pemeriksaan ekstensif di Mayo. Kalau ada hal yang bisa membantu penelitian, tolong beri tahu dengan serius. Aku akan menaruh kontak di profilku

  • Materi yang agak terkait: https://vgl.ucdavis.edu/species/cat
    Laboratorium Genetika Kucing UC Davis telah memecahkan kode genetik kucing selama bertahun-tahun

    • Membaca genetika warna bulu kucing itu menyenangkan. Rasanya seperti saat berpikir, “Oke, sekarang semuanya sudah terpecahkan!” lalu seseorang datang membawa sesuatu sambil berkata, “Kalau begitu gumpalan bulu ini apa?”
    • Untuk apa melakukan tes genetik pada pola bulu? Bukankah cukup melihat kucingnya saja?
      Aku juga punya pertanyaan serupa soal tes COVID/flu. Banyak orang menganggap tes sebagai bagian dari prosedur pengobatan, padahal sebenarnya bukan. Namun karena seseorang bisa menjadi penular tanpa gejala, tes semacam itu tetap berguna

  • Tidak ada yang namanya “gen untuk suatu sifat”. Kalau suatu gen berkorelasi sempurna dengan sifat tertentu, itu tidak berarti gen tersebut hanya melakukan hal itu
    Gen itu bisa melakukan ribuan hal, dan salah satunya kebetulan saja adalah warna bulu

    • Bagian akhir artikel sudah membahasnya:

      Sebelumnya tidak ada yang tahu bahwa Arhgap36 bisa memengaruhi kulit atau warna bulu. Menurut Barsh, gen ini terlibat dalam berbagai aspek perkembangan embrio, dan mutasi besar yang memengaruhi fungsinya di seluruh tubuh kemungkinan akan membunuh hewan tersebut. Namun mutasi delesi ini tampaknya hanya memengaruhi fungsi Arhgap36 pada melanosit, sehingga kucing yang memiliki mutasi tersebut bukan hanya sehat, tetapi juga menggemaskan

    • Gen bisa saja tidak melakukan apa pun, hanya melakukan satu hal, atau melakukan banyak hal. Kadang-kadang ia hanya memengaruhi warna, tetapi sering kali tidak demikian
      Karena hal ini sudah dibahas dalam artikel, aku kurang paham apa tujuan komentar ini
    • Jadi apakah lebih tepat membayangkan ada “sesuatu” sekunder yang terpisah untuk warna bulu, dan sesuatu itu merujuk ke gen tersebut untuk menentukan warna? Lalu “sesuatu” sekunder lain seperti panjang bulu juga bisa menggunakan gen yang sama untuk ditentukan?
    • Benar. Misalnya pada manusia, rambut merah berkorelasi dengan ketakutan terhadap dokter gigi
      https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2740987/
    • Makalah genetika sering menyelesaikan masalah kausalitas dengan menulis “korelasi bukan kausalitas” di awal, lalu menulis sisanya seolah-olah itu kausalitas
      Karena bidang ini sulit untuk dieksperimenkan, tidak bisa terlalu disalahkan, tetapi sebaiknya jangan terlalu mempercayai hasilnya secara berlebihan

  • Manusia berbagi sebagian besar gen dengan mamalia lain. Apakah gen bulu kucing sama dengan gen rambut tubuh manusia? Apakah gen oranye pada kucing memiliki kemiripan dengan gen rambut merah pada manusia?

    • Tidak, kucing agak berbeda dari mamalia lain
      Pada sebagian besar mamalia, termasuk manusia, rambut merah terjadi karena mutasi pada protein permukaan sel bernama Mc1r. Protein ini menentukan apakah melanosit membuat pigmen gelap pada kulit atau rambut/bulu, atau pigmen merah-kuning yang lebih terang. Jika ada mutasi yang menurunkan aktivitas Mc1r, melanosit terus membuat pigmen terang
      Namun gen yang mengodekan Mc1r tidak bisa menjelaskan bulu oranye pada kucing. Pada kucing maupun spesies lain, gen ini tidak berada di kromosom X, dan sebagian besar kucing oranye juga tidak memiliki mutasi Mc1r. Ahli genetika Stanford, Greg Barsh, menyebutnya “misteri sekaligus teka-teki genetik”
    • Kalau membaca artikelnya, penjelasannya mencakup bagaimana kedua mekanisme itu bekerja

  • Menarik bahwa sesuatu yang dicari selama 60 tahun akhirnya ditemukan jawabannya oleh dua tim riset independen hampir secara bersamaan