Один ген может контролировать разнообразие узоров кожи у маисового полоза

Окраска и узоры на коже играют ключевую роль в маскировке, коммуникации или терморегуляции. У маисового полоза (Pantherophis guttatus) разные морфы демонстрируют красные, желтые или розовые пятна, а спинные пятна могут сливаться или превращаться в полосы.

Исследователи из Женевского университета (UNIGE) обнаружили, что за эти вариации отвечает один ген — CLCN2. Исследование опубликовано в Genome Biology.

Один ген — разные узоры

Команда под руководством Атанасии Цики и Мишеля Милинковича изучила две распространенные морфы:

  • Motley (Пестрый): спинные пятна сливаются или прерываются, образуя более линейный узор.
  • Stripe (Полосатый): вдоль спины идут непрерывные продольные полосы.

Обе морфы имеют общую черту — однотонный живот без шахматного узора.

Скрещивая змей этих морф и секвенируя геном потомства, ученые выяснили, что оба фенотипа связаны с мутациями в одном гене — CLCN2. Этот ген кодирует белок, формирующий в клеточной мембране канал для транспорта ионов хлора.

  • У морфы Motley мутация заключается не в изменении самого гена, а в сильном снижении уровня его экспрессии.
  • У морфы Stripe в ген CLCN2 вставлен небольшой фрагмент ДНК — транспозон, что делает белок нефункциональным.

Эксперименты по инактивации гена CLCN2 у маисовых полозов подтвердили его роль: полученные мутанты демонстрировали фенотип Stripe.

Неожиданная роль в формировании узора

Транскриптомный анализ показал, что ген CLCN2 экспрессируется не только в мозге взрослых особей (как у мышей и людей), но и в хроматофорах во время эмбрионального развития.

Наблюдения за эмбрионами выявили, что у мутантов хроматофоры не могут правильно агрегироваться для формирования характерных пятен. Вместо этого они организуются в полосы, как у особей Stripe.

«Наши результаты показывают, что мутация в гене CLCN2 у маисовых полозов не вызывает неврологических или поведенческих расстройств. Однако белок играет важную, ранее неизвестную роль в развитии узоров окраски кожи», — заключает Асьер Ульяте-Аготе, соавтор исследования.

Следующий этап работы — понять роль хлоридного канала CLCN2 в мембранах хроматофоров и то, как он влияет на взаимодействия между пигментными клетками. Цель — расшифровать клеточные механизмы, лежащие в основе разнообразия окраски у рептилий.