Gen blanco dominante del caballo
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El blanco dominante es un grupo de condiciones genéticas en el color del pelo del caballo, conocidas principalmente por producir una capa completamente blanca, pero también por algunos tipos de manchas y marcas de ese mismo color. Los caballos blancos dominantes nacen con la piel de color rosado, sin pigmentación, y pelo blanco con ojos oscuros, sin embargo esto puede variar dependiendo de la mutación genética que esté involucrada. El blanco dominante es una mutación poco frecuente y, en condiciones normales, al menos uno de los padres debe ser de color blanco dominante para producir descendencia de este tipo. Sin embargo, la mayoría de los Alelos actualmente conocidos del blanco dominante pueden estar vinculados a una mutación espontánea documentada en un único ancestro.[¿quién?]
La mutación blanco dominante puede suceder en cualquier raza, y ha sido estudiado en muchas razas diferentes, de hecho, dos razas de color, el caballo blanco americano y el caballo blanco camarillo se caracterizan por sus capas blancas.
Todos los colores conocidos de la capa blanco dominante están asociados al gen KIT. Hay varios alelos del gen KIT que dan como resultado el blanco dominante; en genética, desde 2013, están etiquetados del W1 hasta el W20. Como el nombre lo sugiere, los alelos que dan lugar a estas capas blancas conocidas son de herencia dominante, por lo que un caballo necesita solo una copia del alelo W para tener una capa blanca o una capa con manchas blancas.
El blanco dominante es genéticamente distinto al sabino y ambos, genética y visualmente, distintos del tordo y cremello. El blanco dominante no es el mismo que el factor letal blanco dominante ni el de los caballos blancos "albinos". El albinismo nunca se ha documentado en los caballos[cita requerida]. Se cree que algunas formas de blanco dominante para dar lugar a embriones no viables es cuando un cigoto es homocigoto, es decir los dos alelos son W, sin embargo, esto no ha sido verificado para todas las variaciones genéticas de blancos dominantes.
Los caballos blancos dominantes nacen con la piel rosada y una capa blanca que conservan toda su vida.[1] A pesar de que el término "blanco dominante" se asocia típicamente con la capa de color blanco puro estos caballos pueden ser todos blancos, casi blancos, parcialmente blancos o exhibir un patrón de manchado irregular similar a la de caballos sabino.[2] La cantidad de pelo blanco depende de qué alelo mutado de W esté involucrado.[3] Las áreas no blancas de la piel y el cabello son más frecuentes a lo largo de la línea media dorsal del caballo, conocida como la línea escapulo espinal, y son especialmente comunes en la crin y en las orejas.[2] También pueden tener motas intercaladas o manchas en la piel y pelo no blancas. Además, los cascos son, más a menudo, blancos, pero pueden tener rayas si hay piel pigmentada en la banda coronaria, justo por encima de la pezuña.[4][5] En algunos casos, los potros nacidos con pelo no blanco residual puede perder parte o todo este pigmento con la edad y sin ayuda del factor tordo.[6] El moteado blanco dominante no afecta el color de ojos, los caballos blancos dominantes tienen ojos marrones.[7] La piel de color rosado está desprovista de melanocitos, y aparece de color rosado de la red subyacente de los capilares. El pelo blanco tiene sus raíces en la piel de color rosado sin pigmentación. Hay muchos otros factores genéticos que producen blanco, casi blanco, y los colores del pelaje de color blanco apagado en caballos, algunos de los cuales son visualmente muy similares al blanco dominante.[8]
El blanco dominante es una de las diversas causas genéticas potenciales para los caballos con capas casi o completamente blancas, y puede ocurrir a través de mutación espontánea, por lo que puede ser encontrado inesperadamente en cualquier raza, incluso aquellos que desalientan marcas blancas excesivas. Hasta la fecha, el blanco dominante ha sido identificado en varias familias de purasangre,[6] Caballos americanos Cuarto de Milla,[2] caballos frederiksborg,[2] caballos islandeses,[2] Poni de las Shetland,[6] caballos franches montagnes,[6] caballos de tiro del sur de Alemania,[2] y en una familia de caballos árabes.[6] El caballo blanco americano, que desciende principalmente de un caballo blanco dominante cruzado con yeguas que no son blancas, es conocido por su pelaje blanco dominante, como es el caballo blanco de camarillo.[9][10]
El locus W fue mapeado en el gen KIT en el año 2007.[6] Los términos "oncogen kit" y gen "manchado dominante", simbolizados por KIT y W, respectivamente, se pueden utilizar indistintamente.[11] La investigación actual ha demostrado que existen múltiples formas, o alelos, del gen W.[6] Todos los caballos poseen el gen KIT ya que es necesario para la supervivencia desde las primeras etapas del desarrollo. La presencia o ausencia del blanco dominante se basa en la presencia de ciertas formas alteradas del gen KIT. Cada forma única se llama alelo, y para cada rasgo, todos los animales heredan un alelo de cada progenitor. La forma original o "normal" del gen KIT que se espera en los caballos sin manchas de blanco dominante, es llamado alelo "tipo salvaje", por lo tanto, un caballo blanco dominante tiene un alelo de KIT con una mutación asociada con manchas blancas dominantes, y un alelo de KIT de tipo silvestre.
Los caballos blancos dominantes fueron descritos por primera vez en la literatura científica en 1912. El criador de caballos William P. Newell describió su familia de caballos blancos y casi blancos al investigador A. P. Sturtevant de la Universidad de Columbia:
" El color de la piel es de color blanco o llamado rosa, por lo general con un par de pequeñas manchas oscuras en la piel. Algunos tienen un gran número de manchas oscuras en la piel. Estos últimos suelen tener unas pocas rayas oscuras en los cascos; de lo contrario, los cascos son casi invariablemente blancos. Aquellos que no tienen manchas oscuras en la piel, por lo general tienen vidrio u ojos que ven; de lo contrario, ojos oscuros [...] Tengo un potro de un año de edad que es de color blanco puro, sin una mota ni cabello de color en él, y con ojos [azules] de vidrio"[5]
Sturtevant y sus contemporáneos coincidieron en que los ojos azules de este potro fueron heredados por separado de la capa blanca.[12] En 1912, Sturtevant asignó el carácter "blanco" al locus blanco o W.[5] En ese momento no había medios para asignar W a una posición en el cromosoma o a un gen.
Esta familia de caballos blancos produjo a Old King en 1908, un semental blanco de ojos oscuros que fue comprado por Caleb R. y Hudson B. Thompson. Old King fue cruzado con yeguas morgan para producir una raza de caballo conocida hoy como caballo blanco americano.[9] Un nieto de Old King, Snow King, estaba en el centro del primer estudio importante de la capa de color blanco dominante en caballos, realizado en 1969 por el Dr. William L. Pulos de la Universidad de Alfred y el Dr. Frederick B. Hutt de Cornell. Concluyeron, basándose en los apareamientos de prueba y en las relaciones de fenotipo de progenie que la capa blanca fue heredada predominantemente, y que poduce embriones letales en homocigosis.[13] Otros factores, tales como las variaciones en la expresividad y la influencia de múltiples genes, pudo haber influido en las proporciones de la progenie que Pulos y Hutt observaron.[14] La capa blanca del caballo blanco americano aun no ha sido mapeada.
En un estudio de 1924 realizado por C. Wriedt se identificó un color blanco hereditario en el caballo de frederiksborg.[15] Wriedt describió una gama de lo que consideró fenotipos homocigotos: todo blanco, blanco con manchas pigmentadas, o weißgraue, que se traduce como "blanco-gris"[16] El término alemán para el caballo tordo es schimmel, no weißgraue.[17] Los heterocigotos, según Wriedt, oscilaron entre ruano o diluido con caballos blancos más o menos sólidos. Los revisores, reinterpretaron los datos de Wriedt en años sucesivos, mientras que Pulos y Hutt consideraban que su trabajo había sido "erróneo" porque Wriedt nunca llegó a la conclusión de que el factor blanco era letal cuando estaba en homocigosis.[18]
Otros investigadores, antes del análisis de ADN moderno, desarrollaron teorías notablemente premonitorias. El gen, en sí mismo, fue propuesto por primera vez y nombrado como W en 1948.[3] En un trabajo de 1969 sobre los colores del pelaje del caballo, A los colores del caballo, Miguel Odriozola sugirió que las diversas formas de manchas blancas de herencia dominante podrían estar dispuestas secuencialmente a lo largo de un cromosoma, por lo tanto permite la expresión variable del blanco dominante. También propuso que otros genes distantes podrían influir en la cantidad de blanco prente.[19]
Durante el estudio Pulos y de Hutt en 1969 y el inicio de la investigación a nivel molecular en el blanco dominante en el siglo XXI un modelo, conocido como "sabino", llegó a ser considerado por algunos como una de las causas más probables de los fenotipos de color blanco.[20] El sabino es un tipo de caballo de manchas blancas y el único alelo por ahora mapeado; aunque es distinto, la herencia dominante Sabino-1 (SB-1) está relacionada genéticamente. Cuando son homocigotos, pueden producir SB-1 casi todos los caballos blancos que se asemejen al blanco dominante. Otros genes responsables de todos los patrones posibles etiquetados como "sabino" aun no han sido identificados, aunque algunas formas del gen blanco salpicado pueden ser responsables de ciertos patrones.
En el año 2007 investigadores de Suiza y Estados Unidos publicaron un documento que identificaba la causa genética del moteado blanco dominante en caballos franches montagnes, caballo blanco camarillo, caballo árabe y razas de purasangre.[6] Cada una de estas mutaciones de blancos dominantes se habían producido por separado y de forma espontánea en los últimos 75 años y cada una representa un alelo diferente (variación o forma) de un mismo gen. Estos mismos investigadores identificaron otras siete causas únicas de blanco dominante en el año 2009: tres en familias distintas de purasangre, en un caballo islandés, en un holstein, una gran familia de caballos Cuarto de Milla y una familia de caballos de tiro de Alemania del Sur.[2]
El gen KIT contiene más de 2000 pares de bases, un cambio en cualquiera de ellos, resulta en un alelo mutado.[2] Se han identificado, mediante la secuenciación de los genes KIT de varios caballos, más de cuarenta alelos de ese tipo.[2] El fenotipo resultante de la mayoría de estos alelos no se conoce todavía, pero veinte se han relacionado con blanco dominante.[3] Hasta la fecha las pruebas de ADN pueden identificar si un caballo lleva los diversos alelos de W identificados, algunas disponibles comercialmente.[21]
Estos alelos no tienen en cuenta todas las manchas blancas de herencia dominante en los caballos. Se espera que más alelos KIT se encuentren con papeles en el manchado blanco.[2] La mayoría de los alelos de W surgen dentro de una raza o una familia específica y son mutaciones espontáneas. El propio gen KIT parece propenso a la mutación, y así podrían surgir virtualmente nuevos alelos de W podrían ocurrir en cualquier raza.[3]
El gen KIT codifica una proteína llamada "receptor del factor de acero", que es crítica para la diferenciación de las células madre en células sanguíneas, espermatozoides, y células pigmentantes. Un proceso llamado empalme alternativo que utiliza la información codificada en el gen KIT para producir proteínas (isoformas) ligeramente diferentes para su uso en distintas circunstancias, puede afectar si una mutación en KIT afecta a las células sangíneas, células, los espematzoides o las células de pigmentarias. El receptor del factor acero interactúa químicamente con el factor acero o factor de células madre para retransmitir mensajes químicos. Estos mensajes se utilizan durante el desarrollo embrionario para señalar la migración de los melanocitos (células tempranas de pigmento) desde el tejido de la cresta neural a sus destinos finales en la capa dérmica. La cresta neural es un tejido transitorio en el embrión que se encuentra a lo largo de la línea dorsal. Los melanocitos migran a lo largo de la línea dorsal a una serie de sitios específicos: cerca del ojo, cerca de la oreja, y la parte superior de la cabeza; seis sitios a lo largo de cada lado del cuerpo, y unos pocos a lo largo de la cola. En estos sitios, las células se someten a unas cuantas rondas de replicación y diferenciación, y luego migran hacia abajo y alrededor del cuerpo desde la cara dorsal hacia la cara ventral y las yemas de las extremidades.[26]
El momento de esta migración es crítica. Todas las marcas blancas, desde de una pequeña estrella hasta una capa de color blanco puro, son causados por la migración fallida de los melanocitos.[27]
Un cierto grado de la cantidad eventual de blanco, y su diseño, es completamente al azar. El desarrollo de un organismo de una sola célula a completamente formado es un proceso con muchos pasos. Incluso a partir de genomas idénticos como clones o gemelos idénticos, el proceso es poco probable que suceda de la misma forma dos veces. Este proceso con el elemento de aleatoriedad se llama proceso estocástico y la diferenciación celular es, en parte, un proceso estocástico.[28] El elemento estocástico de desarrollo es, por un lado, responsable de la aparición eventual de blanco sobre un caballo, lo que potencialmente representa casi una cuarta parte del fenotipo.[29] El equipo de investigación que estudió el blanco dominante citó que "sutiles variaciones en la cantidad de proteína KIT residual" son una posible causa de la variabilidad en el fenotipo de los caballos con el mismo tipo de blanco dominante.[2]
La letalidad embrionaria temprana, también conocida como muerte embrionaria temprana o embrión no viable, se puede producir cuando el embrión posee dos alelos blanco dominante (W/+), o es homocigótico (W/W).[30] La razón de esto es que muchas mutaciones para W son causadas por mutaciones sin sentido, mutaciones de cambio o deleciones de ADN, las cuales, si están en homocigocis, harían imposible la producción de una proteína KIT funcional. Sin embargo, es posible que los embriones homocigóticos de los alelos de sentido erróneo y mutaciones de un sitio de empalme podrían ser viables debido a que tienen menos efecto sobre la función de genes.[3] Un estudio del 2013 también descubrió caballos que estaban compuestos de heterocigotos W5/W20, casi completamente blancos, esencialmente con mayor despigmentación de lo que podría explicarse por cualquier alelo.[25]
La hipótesis de la letalidad embrionaria fue apoyada inicialmente por el estudio de Pulos y de Hutt de 1969 de los coeficientes de la progenie mendeliana.[1] Las conclusiones acerca de los rasgos mendelianos que son controlados por un solo gen, pueden extraerse de crías de prueba con muestreos de gran tamaño. Sin embargo, los rasgos que son controlados por una serie alélica o múltiples loci, no son caracteres mendelianos, y no están sujetos a proporciones mendelianas.[31]
Pulos y Hutt sabían que si el alelo que creó una capa blanca era recesiva, a continuación, los caballos blancos tendrían que ser homocigotos para la condición y, por lo tanto, la cría de los caballos blancos juntos siempre resultaría en un potro blanco. Sin embargo, esto no pasó en su estudio y se llegó a la conclusión de que no era blanco recesivo. Por el contrario, si una capa blanca era autosómica dominante simple, los caballos w/w serían no blancos, mientras que los caballos W/w y W/W serían blancos, y este siempre produciría descendencia blanca. Pero Pulos y Hutt no observaron ningún caballo blanco que siempre produjera descendencia blanca, lo que sugiere que los caballos blancos dominantes homocigóticos (W/W) no existían. Como resultado, Pulos y Hutt concluyeron que el blanco era semidominante y letal en homocigosis: los caballos w/w eran no-blancos, W/w eran blancos y W/W murieron.[32]
Pulos y Hutt informaron que las tasas de mortalidad neonatal en los potros blancos eran similares a las de los potros no blancos, y llegaron a la conclusión de que los fetos blancos homocigotos murieron durante la gestación.[33] No se encontraron fetos abortados, lo que sugiere que la muerte se produjo al principio del embrión o el desarrollo del feto y que el feto fue reabsorbido.[34]
Antes del trabajo de Pulos y de Hutt, los investigadores estaban divididos en el modo de herencia del blanco y si era deletéreo (nocivo).[35] La investigación reciente ha descubierto varias vías genéticas posibles a una capa blanca, así que las disparidades en estos hallazgos históricos pueden reflejar la acción de diversos genes. También es posible que los orígenes variados de los caballos blancos de Pulos y Hutt pudieran ser responsables de la falta de homocigotos. Por lo tanto, queda por probarse si todas las mutaciones blancas dominantes equinas causan letalidad embrionaria en el estado homocigótico.[14]
El locus (W) blanco se reconoció por primera vez en ratones en 1908.[36] La mutación del mismo nombre produce una mancha en el vientre, pelos blancos intercalados en la cara dorsal de la capa en el heterocigoto (W/+), y negro de ojos blancos en el homocigoto (W/W). Mientras que los heterocigóticos son saludables, los ratones homocigóticos W tienen anemia macrocítica severa y mueren en cuestión de días.[37] Una mutación que afecta a múltiples sistemas son pleiotrópicas. Después de ser mapeado el gen KIT al locus W en 1988, los investigadores comenzaron a identificar otras mutaciones como parte de una serie alélica de W.[38] Hay más de 90 alelos W conocidos, cada uno representando una única mutación en el gen KIT que produce manchas blancas desde puntos pequeños de la cabeza a capas plenamente blancas, anemia macrocítica de leve a mortal, y esterilidad.[37] Algunos alelos, como una faja, producen manchas blancas solas, mientras que otros afectan a la salud del animal, incluso en el estado heterocigoto. Los alelos que codifican pequeñas cantidades de blanco no tienen más probabilidades de estar vinculados con anemia y la esterilidad que los que codifican un blanco visible. Actualmente, no hay evidencia anecdótica o investigación que sugiera que las mutaciones KIT de equinos afectan a la salud o la fertilidad.[39] Un estudio reciente mostró que los parámetros sanguíneos en los caballos con la mutación W1 fueron normales.[23]
Los caballos blancos son símbolos potentes en muchas culturas.[40] Una serie de colores de la capa del caballo pueden ser identificados erróneamente como blanco, a pesar de que muchos son genéticamente distintos del "blanco dominante".
Los caballos albinos nunca han sido documentados a pesar de las referencias que se tienen sobre los caballos "albinos".[41][42] El blanco dominante es causado por la ausencia de células de pigmento (melanocitos), mientras que los animales albinos tienen una distribución normal de los melanocitos.[43] Además, un diagnóstico de albinismo en los seres humanos se basa en la discapacidad visual, que no ha sido descrita en caballos con colores blancos dominantes o similares de la capa.[44] En otros mamíferos, el diagnóstico de albinismo se basa en la alteración de la producción de tirosinasa a través de defectos en el gen del color.[45] No hay mutaciones de la tirosinasa o gen C conocidas en caballos.[46]
Los potros con síndrome blanco letal (LWS) tienen dos copias del gen overo y nacen con capa blanca o casi blanca y piel rosada. Sin embargo, a diferencia de los caballos blancos dominantes, los potros con LWS nacen con un colon subdesarrollado que es intratable, y si no es eutanasia, invariablemente mueren de cólicos a los pocos días de nacer.[57]
Los caballos que llevan un solo alelo del gen LWS son saludables y normalmente exhiben el patrón de "marco overo" manchado. En los casos de los caballos "sólidos" con ascendencia overo marco, fenotipo "overo" incierto (no tobiano), o caballos con múltiples patrones, el alelo LWS se puede detectar mediante la prueba de ADN.[58]
Tanto el blanco dominante y los caballos "Sabino-blancos" se identifican por ser todos blancos o casi blancos y tener capas con piel de color rosa ojos obscuros, a menudo con pigmento residual a lo largo de la línea media dorsal dominante. Sin embargo, hay diferencias genéticas. El término "blanco dominante" está reservado para los alelos W conocidos. Los caballos blancos dominantes son heterocigotos para cualquiera de los 11 alelos conocidos del gen KIT (por ejemplo W8/+) La homocigosidad para algunos de los 11 alelos conocidos no pueden crear un embrión viable. En contraste, los caballos Sabino-blancos son homocigotos para el Sabino 1 alelo del gen KIT (SB1/SB1).[59][60]
Otro tipo de patrón Sabino, llamado simplemente "Sabino"; "Sabino mínimo" si es muy leve;o si es particularmente dramático, "Sabino máximo", se refiere a los caballos que dan negativo para cualquiera de los alelos blanco dominante, negativo para Sabino 1, y también negativo para Tobiano y marco overo.[61] En un principio, el blanco dominante se separó de Sabino a razón de que los primeros tenían que ser totalmente blancos, mientras que el último podría poseer algo de pigmento. Sin embargo, los estudios de blanco dominante de 2007 y 2009, mostraron que muchos alelos blancos dominantes producen una gama de fenotipos blancos que incluyen caballos con manchas de pigmentación en el cabello y la piel.[2] Cada una de las familias más grandes estudiadas de blanco dominante incluyeron caballos blancos puros, caballos descritos como que tenían marcas blancas "sabino", así como los caballos blancos que se describen como "Sabino máximo."[2][6]
Recientemente, el blanco dominante y sabino, se distinguieron entre sí por los alelos de blancos dominantes que producen embriones no viables en el estado homocigótico, mientras que sabino 1 era viable cuando eran homocigotos.[62] Sin embargo, no todos los alelos KIT actualmente identificados como "blanco dominante " se han demostrado letales.[22]
Las similitudes entre el blanco dominante, Sabino 1, y otras formas de Sabino pueden reflejar su origen molecular común: La serie W1-W11 y SB1 se han mapeado a KIT. Los investigadores que asignan Sabino 1, sugirieron que otros patrones parecidos a sabino, también podrían mapearse a KIT.[63] Del mismo modo, los principales alelos de las piernas blancas y las marcas faciales también se han mapeado en o cerca del gen KIT.[64]
El mosaicismo en los caballos se piensa que da cuenta de algunas ocurrencias espontáneas de los caballos blancos, casi blancos, manchados, y ruanos.[65] El mosaicismo se refiere a las mutaciones que se producen después de la etapa de una única célula, y por lo tanto afecta solo una parte de las células adultas.[66] El mosaicismo puede ser una posible causa de la rara aparición de la coloración atigrada en los caballos.[67] Los caballos blancos con mosaicismo serían visualmente indistinguibles de los blancos dominantes. El mosaicismo podría producir potros blancos o parcialmente blancos si una célula madre en el desarrollo del potro sufrió una mutación, o un cambio al ADN, que resultó en piel y cabello sin pigmentar. Las células que descienden de la célula madre afectada exhiben la mutación, mientras que el resto de las células no se ven afectadas.
Una mutación mosaico puede o no ser heredable, dependiendo de las poblaciones de células afectadas.[68] Aunque esto no es siempre el caso, las mutaciones genéticas pueden ocurrir de forma espontánea en una célula sexual de un padre durante la gametogénesis.[69] En estos casos, las llamadas mutaciones en la línea germinal, la mutación estará presente en el cigoto unicelular concebido desde el espermatozoide o el óvulo afectado, y la condición puede ser heredada por la siguiente generación.[65]
En los seres humanos, una condición de la piel llamada piebaldismo es causada por más de una docena de mutaciones diferentes en el gen KIT. El piebaldismo en el ser humano se caracteriza por un copete blanco, y parches sin pigmento en la piel de la frente, cara, tronco y extremidades ventrales. Fuera de la pigmentación, el piebaldismo es una condición de algún modo benigna.[70] En los cerdos, el "parche", "con cinturón," y los "colores blancos" comerciales son causados por mutaciones en el gen KIT.[71] El modelo más conocido de la función del gen KIT es el ratón en el que se han descrito más de 90 alelos. Los diferentes alelos producen desde dedos blancos, ratones blancos de ojos negros hasta pandas blanquecinos salpicados. Muchos de estos alelos son letales en el estado homocigótico, letal cuando se combinan, o subletal debido a la anemia. Los ratones machos con mutaciones de KIT son a menudo estériles.[72] Hasta la fecha, no hay tales efectos pleiotrópicos descritos en los caballos con mutaciones de KIT.
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