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Farbgenetik beim Meerschweinchen

(Hier wird immer noch gebastelt, nicht vollständig!)

Farbgenetik beim Meerschweinchen

Farbe bedeutet Pigment (Eumelanin und Phäomelanin) und Pigment erfüllt mehrere Funktionen:

1. Schutz vor schädlicher UV-Strahlung: durch die Einlagerung von Pigment, insbesondere durch das schwarz-braune Eumelanin, wird die Haut vor der Strahlung geschützt (Krebsrisiko).

2. Tarnung: als Fluchttier ist das Meerschweinchen auf Tarnung angewiesen. Ein dunkles, möglichst noch „geticktes“ Meerschweinchen bietet die beste Tarnung.

Deshalb ist die ursprünglichste Farbe das Goldagouti (Schwarz-Rot Agouti), diese Farbe hat die beste Tarnung.


Die Bildung von Pigment (Eumelanin und Phäomelanin) gefüllten Kügelchen (Melanosomen)

läuft in allen Säugetieren gleich ab!

Eumelanin und Phäomelanin wird ausschließlich in den Pigmentzellen, den Melanozyten gebildet.

Melanozyten sind Zellen des Neuroektoderms und wandern während der embryonalen Entwicklung aus der Neuralleiste in die Haut (epidermale Melanozyten), in die Haarzwiebel (Melanozyten der Haarpapille) und in Teile des Auges (z.B. Regenbogenhaut und Aderhaut) ein.

 

Eumelanin = schwarz-braunes Pigment  (Farbbezeichnungen EE-Standard_2017)

Die Farben, die zum schwarz-braunen Pigment gehören heißen beim Meerschweinchen:

Schwarz

aa
B. C. D. E. P. rnrn SS   

Schokolade

aa bb C. D. E. P. rnrn SS
Slate

aa B. C. D. E. prpr rnrn SS
Coffee (nicht anerkannt)

aa bb C. D. E. prpr rnrn SS
Lilac

aa B. C. D. E. pp rnrn SS 
Beige

aa bb C. D. E. pp rnrn SS
Blau

aa B. C. dd E. P. rnrn SS
Mocca (nicht anerkannt)

Kombination aus Blau und Schokolade

aa bb C. dd E. P. rnrn SS
Lavendel (nicht anerkannt)

Kombination aus Blau und Slate


aa B. C. dd E. prpr rnrn SS   
Caramell (nicht anerkannt)

Kombination aus Blau und Coffee

aa bb C. dd E. prpr rnrn SS 
Flieder (nicht anerkannt)

Kombination aus Blau und Lilac

aa B. C. dd E. pp rnrn SS   
Isabell (nicht anerkannt)

Kombination aus Blau und Beige

aa bb C. dd E. pp rnrn SS

 

Phäomelanin=rot gelbes Pigment  (Farbbezeichnungen EE-Standard_2017)

Die Farben, die zum rot-gelben Pigment gehören heißen beim Meerschweinchen:

Rot

?? B. C. D. ee P. rnrn SS

Gold, dunkle Augen

 ?? bb C. D. ee P. rnrn SS
Gold, rote Augen

?? bb C. D. ee pp rnrn SS 
Buff

?? bb cdcd D. ee P. rnrn SS
Safran

?? bb cdcd D. ee pp rnrn SS
Creme, dunkle Augen

?? bb cdcr/cdca D. ee P. rnrn SS    
Creme, rote Augen

 ?? bb cdcr/cdca D. ee pp rnrn SS
Weiß, dunkle Augen

?? bb crcr D. ee P. rnrn SS
Weiß, rote Augen

 ?? bb caca D. ee P. rnrn SS oder ?? bb crcr D. ee pp rnrn SS

Wie nimmt unser Auge denn eigentlich die Farbe eines Meerschweinchens wahr? 

In unserem Auge befinden sich zwei Arten von Sinneszellen, einmal die Stäbchen und die Zapfen.

Die Stäbchen brauchen wenig Licht, um einen Seheindruck zuvermitteln, dafür können sie keine Farben erkennen, es wirkt alles grau.

Bei den Zapfen haben wir Rot-Zapfen, Grün-Zapfen und Blau-Zapfen.

Diese können Farben erkennen, aber dazu brauchen sie ausreichend Licht.

Deshalb sollte man zur Farbbeurteilung immer genügend Licht zur Verfügung haben.

Die Synthese von Eumelanin und/oder Phäomelanin gefüllten Kügelchen (Melanosomen) läuft in allen Säugetieren einschließlich dem Menschen gleich ab!

Die Gene, die bei der Synthese eine Rolle spielen, sind weitestgehend bekannt und sind für alle Säugetiere gleich.

Allerdings haben z.B. Hund, Kaninchen, Meerschweinchen und Mensch unterschiedliche Allele auf diesem Genlokus.


Was ist jetzt ein Gen?

Im Zellkern der Melanozyten liegt die genetische Information für das zu bildende Pigment.

Säugetiere haben einen doppelten Chromosomensatz (diploid), ein Chromosom kommt von der Mutter, eines vom Vater.

    Mutter

           Vater

Das Meerschweinchen hat 32 Chromosomenpaare (64 Chromosomen) in jeder Zelle.

Von den Chromosomen gleichen sich je zwei in Zusammensetzung und Größe (Ausnahme X, Y = Geschlechtschromosomen).

Die Chromosomen bestehen aus DNA (Desoxyribonukleinsäure) und verschiedenen Eiweißen.

Ein Gen ist ein bestimmter Abschnitt auf der DNA des Chromosom.

 

Dieser Abschnitt beinhaltet den Bauplan für bestimmte Proteine (Eiweiße).

Man sagt auch, das Gen auf dem Chromosom hat den Code für das zu bildende Protein (Eiweiß).

Deshalb findet man in der Literatur auch den Satz: "Das Gen kodiert für dieses Protein".

Gene werden üblicherweise mit Buchstaben gekennzeichnet, z.B. C oder E, sie können aber auch andere Bezeichnungen bekommen.

Eine mögliche Ausprägung oder Variation eines Gens nennt man Allel.


Das heißt, ein Gen, ein bestimmter Abschnitt auf dem Chromosom, kann viele verschiedene Ausprägungen haben, die sich alle unterschiedlich auf die Bildung des Proteins auswirken.

Beim Meerschweinchen sind noch nicht so viele Allele für die verschiedenen Gene bekannt, da das Meerschweinchen nicht so gut untersucht ist, wie z.B. die Maus oder der Mensch.

Die Gene, die für die Pigmentbildung wichtig sind und seine Allele beim Meerschweinchen:

Das C-Gen, auch Tyrosinase Gen genannt, (CCF, C, ckCF, ck, cdCF,cdcrCF,cr, caCF, ca) kodiert für das Protein Tyrosinase

Das P-Gen (Allele P, pr, p) kodiert für das P-Protein

Das B-Gen (Allele B, b) kodiert für die Tyrosinase-related Proteine 1 und 2 (TRP 1 und TRP 2)

Das E-Gen (Allele E, ep, e) kodiert für den Melanocortin-1 Rezeptor (MC-1 Rezeptor)

Das A-Gen (Allele A, ar, at, a) kodiert für das Agouti-signaling-Protein (ASIP)

Das D-Gen (Allele D, d) kodiert für die Transportproteine Myosin Va, MLPH und Rab 27

Das SLC45A2-Gen, auch MATP-Gen genannt (beim Meerschweinchen sind die Allele bisher nicht bekannt) kodiert für das MAT-Protein, auch AIM-1 Protein genannt.

Das "Scheckungs-Gen" (Allele S, s) kodiert für ein bisher unbekanntes Protein

Das Roan-Gen (Allele Rn, rn) kodiert für das Protein Tyrosinkinase (KIT), ein Rezeptor in Zellmembranen.

Beim Kaninchen oder beim Hund können die Allele des Gens ganz andere Buchstaben haben, das Gen kann auch auf einem anderen Chromosom liegen, das zu bildende Protein (Eiweiß) ist aber immer das Gleiche in allen Säugetieren!

Allele für das C-Gen beim Kaninchen (C, cch3, cch2, cch1, cchd, cchl, ch, c) kodieren für das Protein Tyrosinase

wenn z.B. keine funktionfähige Tyrosinase gebildet wird, dann kann kein Pigment gebildet werden, Weiß r.e..

Dieser Bauplan (Gen) für die Proteine (Eiweiße) liegt also auf dem Chromosom und diese liegen im Zellkern einer Zelle und können den Zellkern nicht verlassen.

Da die Synthese der Proteine aber außerhalb des Zellkerns stattfindet, nämlich im Zytoplasma der Zelle am endoplasmatischen Retikulum, muß die Zelle diesen "Bauplan" irgendwie aus dem Zellkern raus bekommen und ins Zytoplasma befördern.

Diesen Vorgang nennt man Transkription:

Anhand der Vorlage der DNA, die im Zellkern liegt, können Kopien des Gens (Bauplan) erstellt werden, die den Zellkern verlassen können, nämlich die mRNA, die tRNA und die rRNA.

Diese Kopien des Bauplans können dann am endoplasmatischen Retikulum im Zytoplasma der Zelle dazu genutzt werden, das Protein (Eiweiß) herzustellen. 

Diesen Vorgang nennt man Translation


Je nachdem, welches Allel eines Gens (Bauplan) abgelesen und zur Synthese des Proteins genutzt wird, führt das entweder zu einem vollwertigem, einwandfreiem Protein (Eiweiß), z.B. C (volle Funktion der Tyrosinase) oder zu einem in seiner Funktion eingeschränkten Protein (Eiweiß) cd (keine volle Funktion der Tyrosinase).

Man stelle sich vor, man möchte eine Seifenkiste bauen:

Bei C bekommen wir einen Bauplan, aus dem wir eine Seifenkiste bauen können, die auch fährt.

Bei cd bekommen wir einen Bauplan, aus dem wir eine Seifenkiste bauen können, die nicht richtig fährt.

Bei ca bekommen wir einen Bauplan, aus dem wir leider gar keine Seifenkiste bauen können!

 

Proteine (Eiweiße) bestehen aus Aminosäuren, dieses sind die kleinsten Bausteine eines Proteins.

20 Aminosäuren sind im wesentlichen an der Bildung von verschiedenen Proteinen beteiligt:

Alanin, Arginin, Aspapraginsäure, Cystein, Glutaminsäure, Glutamin, Glycin, Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionon, Phenylalanin, Prolin, Serin, Threonin, Tryptophan, Tyrosin, Valin

Proteine (Eiweiße) erfüllen in einer Zelle unterschiedliche Funktionen:

Viele Eiweiße werden zu Membranrezeptoren in die Zellmembran eingebaut. An Rezeptoren können dann z.B. Hormone binden.

Beispiel: Die Allele des E-Gen (E, ep, e) kodieren für den Melanocortin-1 Rezeptor (MC-1 Rezeptor)

Viele Eiweiße werden als Enzyme genutzt und können eine chemische Reaktion beschleunigen (Katalysatoren).

Beispiel: Die Allele des C-Gen (CCF, C, ckCF, ck, cdCF, cdcrCF,cr, caCF,ca) kodieren für das Protein Tyrosinase
Beispiel: Die Allele des B-Gen (B, b) kodieren für die Proteine Tyrosinase-related Proteine 1 und 2 (TRP 1 und TRP2)

Viele Eiweiße werden als Transportproteine genutzt und können z.B. die Melanosomen (mit Pigment gefüllte Kügelchen) transportieren.

Beispiel: Die Allele des D-Gen (D, d) kodieren für die Transportproteine Myosin Va, MLPH und Rab 27


Für jedes Gen stehen 2 Allele zur Verfügung, eines von der Mutter, eines vom Vater.

Die verschiedenen Allele eines Gens können dominant, intermediär, kodominant oder
rezessiv zueinander sein.


Dominante Allele schreibt man immer groß und sie kommen immer zur Ausprägung!

Dominante Allele beim Meerschweinchen:
A, B, C, D, E, P, Rn, S, CF

Intermediäre, kodominante und rezessive Allele schreibt man immer klein und sie kommen nur zur Ausprägung, wenn kein dominantes Allel auf dem anderen Chromosom vorliegt!

ar, at, a, b, ck, cd, cr, ca, d, ep, e, pr, p, rn, s



Haben wir also ein C auf dem einen Chromosom, dann beinhaltet dieses Allel den Bauplan für eine voll funktionsfähige Tyrosinase.

Das cd auf dem anderen Chromosom, geerbt z.B. von der Mutter wäre ja ein Bauplan für eine weniger funktionsfähige Tyrosinase.
Da dieses Allel aber rezessiv zu dem C ist, wird es bei der Bildung der Tyrosinase gar nicht berücksichtigt und es wird eine voll funktionfähige Tyrosinase gebildet!

Erbang: Dominant - rezessiv

Bei cd (Buff) und cr (Weiß, d.e.) haben wir einmal einen Bauplan für eine weniger funktionsfähige Tyrosinase und einmal einen Bauplan für eine völlig funktionsunfähige Tyrosinase.

Da beide Allele rezessiv zu C sind, und kein dominantes Allel vorliegt "mischen" sie sich und wir bekommen einen Bauplan für ein
stark eingeschränkte Tyrosinase (Creme).

Erbang: Intermediär

Bei at und ar, haben wir einmal einen Bauplan für ASIP (Agouti-signaling-Protein), das eine Tan-Zeichnung machen möchte (at) und einmal einen Bauplan für ASIP, das eine Solidagoutizeichnung machen möchte. Beide Allele sind rezessiv zu A, dieses Allel liegt aber auf keinem der beiden Chromosomen vor. Da at und ar aber untereinander gleich stark sind, entsteht ein Solidagouti-Tan Mix.

Erbang: Kodominant

Die meisten Farben beim Meerschweinchen beruhen allerdings entweder auf einem dominant/rezessivem Erbgang oder einem intermediären Erbgang!

Ein Säugetier kann also entweder zwei unterschiedliche Allele eines Gens besitzen, was als Heterozygotie (spalt- oder mischerbig) bezeichnet wird, z.B. Aa, Bb, oder cdcr

oder zwei gleiche Allele eines Gens besitzen, was als Homozygotie (reinerbig) bezeichnet wird, z.B. bb oder aa.

 


Die Allele beschreiben also den Genotyp, dieser kann homozygot (reinerbig), z.B. bb oder heterozygot

(mischerbig), Bb sein.

Der Phänotyp, das äußere Erscheinungsbild, ist von der Dominanz der Allele abhängig und

zeigt nur dominante Allele oder wenn kein dominantes Allel vorliegt

auch intermediäre/kodominante und rezessive genetische Eigenschaften.

Rezessive Eigenschaften müssen immer homozygot (reinerbig) vorliegen, z.B. bb, aa, caca, ee, pp, sonst treten sie im Phänotyp nicht in Erscheinung!

  

Immer wieder findet man aber gerade in der Farbgenetik vom Meerschweinchen Aussagen wie z.B.:

"Schokoträger (Bb) machen das Slate "braunstichig".

Das ist wissenschaftlich gesehen Unsinn, denn das Allel B ist dominant und kodiert für die Tyrosinase-related Proteine 1 und 2 (TRP 1 und TRP2). Bei dem Allel b werden beide Proteine nicht gebildet.

Wie soll ein rezessiver Bauplan (b), der mir sagt, bilde diese Proteine nicht, mit einem dominanten Bauplan (B), der mir sagt, bilde beide Proteine mit voller Funktion in Konflikt geraten?

Das funktioniert nicht, denn nur das dominante Allel gibt den Ton an!

Wir würden ja auch niemals behaupten, das Blauträger (Bd) ein Schwarz oder Slate "blaustichig" machen!

Natürlich gibt es "braunstichiges" Slate, das liegt aber nicht an dem rezessiven Allel b, denn das kommt nicht zur Ausprägung bei Vorhandensein von B, sondern an den vielen verschiedenen und noch nicht untersuchten Allelen des B-Genlokus und in diesem Falle auch des P-Genlokus und D-Genlokus, die nämlich die Farbe Slate bestimmen.

Denn das, was an Allelen bisher beim Meerschweinchen bekannt ist, ist sicher nur die Spitze des Eisberges!

Meine Slate Meerschweinchen sind eigentlich alle Schokoträger (b) und kein Tier davon ist braunstichig!

Warum auch, das Allel b wird bei Dominanz von B gar nicht berücksichtigt!


at. Bb C. D. E. prpr rnrn S.

at. Bb C. D. E. prpr rnrn S.

Oberstes Gebot in der Farbzucht ist also die Selektion der Nachzuchten auf die gewünschte Farbe und die Auswahl der Elterntiere.

Verpaare ich zwei "braunstichige" Slates, ist die Wahrscheinlichkeit ein "nicht braunstichiges" Slate zu erhalten, sehr gering!


Die Bestimmung des Genotyps ist also bei reiner Betrachtung des Phänotyps bis auf ganz wenige Ausnahmen gar nicht möglich, da ich die rezessiven Allele bei Vorhandensein von dominanten Allelen im Phänotyp nicht sehe, bzw. auf einem weißen Meerschweinchen auch ein Rn Allel oder ein s Allel nicht sichtbar ist.

Deshalb ist es ratsam, bei Unklarheiten im Genotyp einfach einen Punkt (B.) oder ein Fragezeichen (B?) für das rezessive Allel zu machen.


aa B. C. D. E. P. rnrn SS

 aa B. C. D. E. P. rnrn SS

  
Fallen dann in einem Wurf aus zwei schwarzen Tieren (B. mal B.) plötzlich schokolade Tiere, dann kann ich bei den Elterntieren den Punkt durch ein b (Bb) ersetzen, denn sie müssen Schokoträger sein.


 aa Bb C. D. E. P. rnrn S

aa Bb C. D. E. P. rnrn SS

  
aa bb C. D. E. P. rnrn SS




Auf den Chromosomen im Zellkern unserer Melanozyten (einzige Zelle, die Pigment bilden kann), liegen jetzt also die verschiedenen Allele, die die Baupläne für die Eiweiße (Proteine) für die Pigmentbildung beherbergen.






Nach heutigem Stand der Wissenschaft werden drei Typen von Melanozyten unterschieden:

1. Epidermale Melanozyten (Melanozyten der Haut)

Die Haut besteht aus der Epidermis (Oberhaut), der Dermis (Lederhaut) und der Subcutis (Unterhaut). Die Melanozyten wandern während der embryonalen Entwicklung aus der Neuralleiste in die unterste Schicht der Epidermis (Oberhaut), die sogenannte Basalschicht ein.

Diese Wanderung der Melanozyten ist von vielen verschiedenen Faktoren abhängig und kann bei bestimmten genetischen Allelen nicht funktionieren.
Dann bleiben bestimmte Hautareale ohne Melanozyten, dementsprechend kann hier keine Pigmentbildung stattfinden.




In den weißen Haaren und Hautarealen dieses Meerschweinchen sind während der embryonalen Entwicklung keine Melanozyten in die Haut eingewandert, in diesen Hautarealen kann lebenslänglich kein Pigment gebildet werden.

Melanozyten in der Basalschicht produzieren kontinuierlich mit Eumelanin oder Phäomelanin gefüllte Kügelchen, die sogenannten Melanosomen.
Die fertigen Melanosomen gibt der Melanozyt dann an die umliegenden Hautzellen (Keratinozyten) ab.

Ein Melanozyt ist für ca. 30 - 36 Keratinozyten zuständig.

So entsteht die gleichmäßige Färbung der Haut. Die in den Keratinozyten (Hautzellen) eingelagerten Melanosomen lagern sich bevorzugt "kappenartig" oberhalb des Zellkerns an, um die wichtige genetische Information (Chromosomen des Zellkerns) vor der schädlichen UV-Strahlung zu schützen.




Da die obersten Hautschichten ständig abgeschilfert werden, müssen kontinuierlich neue mit Melanin gefüllte Melanosomen von den epidermalen Melanozyten an die Hautzellen abgegeben werden.

Die Krallen gehören wie die Haare mit zu den Hautanhangsorganen und sind spezialisierte Strukturen, die eine direkte Fortsetzung der Epidermis (Oberhaut) und Dermis (Unterhaut) darstellen.

Die Hornschicht der Krallen, die wie die Haare aus Keratin, einem unlöslichen Protein (Eiweiß) beteht, wird von den epidermalen Melanozyten aus der Basalschicht der Epidermis mit Melanosomen versorgt.

Je nachdem, ob die epidermalen Melanozyten Eumelanosomen oder Phäomelanosomen produzieren, sind die Krallen entweder schwarz-braun (Eumelaninreihe) oder rot-gelb (Phäomelaninreihe) oder wenn keine Melanosomen gebildet werden, farblos.

     

2. Melanozyten der Haarpapille

Die Haarfollikel gehören ebenfalls zu den Hautanhangsorganen.

Der einzelne Haarfollikel besteht aus dem Haarschaft, der Haarwurzel (Bulbus) und der Haarwurzelscheide.

Der Haarschaft ist der Teil des Haarfollikels, der aus der Haut herausragt. Er besteht aus keratinisierten Haarmatrixzellen, die die Haarrinde bilden.

Zentral im Haarschaft liegt das röhrenförmige Haarmark, ein mit Luft gefüllter Hohlraum. Die äußerste Schicht des Haares ist die Kutikula, die aus Kutikularzellen besteht und die Haarrinde komplett überdeckt.

In der bindegewebigen Haarpapille liegen Melanozyten, die in die Haarzwiebel in der Embryonalzeit aus der Neuralleiste einwandern.

Hier geben sie mit Melanin (Eumelanin oder Phäomelanin) gefüllte Melanosomen an die Matrixzellen ab.

Durch Einlagerung von Melanosomen in die Haarrinde, ähnlich wie die Einlagerung von Melanosomen in die Hornschicht der Krallen, entsteht die Färbung des Haares, welches man dann oberhalb der Haut (Epidermis) als Haarschaft sieht.

Die Melaninsynthese erfolgt ausschließlich während der anagenen Phase (Wachstumsphase) des Haares in den Melanozyten der Haarzwiebel.

Im Vergleich zu den epidermalen Melanozyten, sind die Melanozyten der Haarzwiebel voluminöser und dendritischer.

Ein Melanozyt versorgt im Haar etwa fünf Hautzellen (Matrixzellen) mit Melanosomen, in der Haut ist ein Melanozyt für ca. 30 Hautzellen (Keratinozyten) zuständig.

Im Alter nimmt die Anzahl der Melanozyten in den Haarzwiebeln ab, diese Sterben ab, was zum Ergrauen der Haare führt (Tobin & Paus, 2001).

 


2. Melanozyten desAuges

Das Auge besitzt Melanozyten in der sogenannten Uvea (mittlere Augenhaut), die aus:

(Aderhaut (Choroidea), Ziliarkörper (Corpus ciliare) und Regenbogenhaut (Iris) besteht.

Die Iris (Regenbogenhaut) ist der Teil des Auges, der von außen sichtbar ist.

Melanozyten in der Uvea sind ebenfalls aus der Neuralleiste eingewandert.

Im Gegensatz zu den Melanozyten in der Haut und in der Haarpapille geben die Melanozyten ihre mit Pigment gefüllten Kügelchen (Melanosomen) allerdings nicht an umliegende Zellen ab.

Zum anderen gibt es mit Pigment gefüllte Kügelchen (Melanosomen) des retinalen Pigmentepithels (RPE), welches aus dem Neuroepithel hervorgegangen sind.

Die Pigmentierung des retinalen Pigmentepithels durch Einlagerung von Melanosomen geschieht wahrscheinlich schon während der embryonalen Entwicklung.

Nach der Geburt verändert sich das retinale Pigmentepithel nicht mehr, während die Melanozyten in der Iris (Regenbogenhaut) z.B. auch nach der Geburt noch eine Weile Melanosomen bilden!

Die Einlagerung von Melanosomen in das retinale Pigmentepithel wird in erster Linie durch die Allele des P-Gen (P,pr,p) gesteuert. 

Bei dem Allel P wird das P-Protein fehlerfrei gebildet, es werden reichlich Melanosomen in das retinale Pigmentepithel eingelagert.



Retinales Pigmentepithel bei einem schwarzen Meerschweinchen (aa B. C. D. E. P. rnrn SS).
Sehr viele Melanosomen sind in das Epithel (Pfeil) eingelagert worden.

Bei dem Allel pr wird das P-Protein nur noch mit eingeschränkter Funktion gebildet, es werden viel weniger Melansomen in das retinale Pigmentepithel eingelagert und diese verklumpen miteinander.

Retinales Pigmentepithel bei einem slate Meerschweinchen (aa B. C. D. E. prpr rnrn SS)
Die Melanosomen liegen verklumpt im Epithel (Pfeil) vor und es sind auch deutlich weniger.

Bei dem Allel p ist der Bauplan für das P-Protein so fehlerhaft, dass so gut wie kein funktionsfähiges P-Protein mehr gebildet wird. Es werden keine Melanosomen mehr in das retinale Pigmentepithel eingelagert, das Auge ist rot.

Retinales Pigmentepithel bei einem lilac Meerschweinchen (aa B. C. D. E. pp rnrn SS)
Es liegen überhaupt keine Melansomen mehr im retinalen Pigmentepithel (Pfeil) vor, das Auge erscheint rot, weil hier das Protein Hämoglobin in den roten Blutkörperchen, die in den Blutgefäßen sind, den Farbeindruck vermitteln.



Hier ein Auge von einem Weiß d.e. (?? bb crcr D. ee P. rnrn SS) zum Vergleich.
Hier finden sich Reste von Melansomen im retinalen Pigmentepithel (Pfeil) durch das Allel P.

   

Im retinalen Pigmentepithel (RPE) werden die Melanosomen ausschließlich für die Funktionalität der Netzhaut (Retina) angelegt. Pigment im Auge sorgt für Absorption von Streulicht und schützt das Auge vor schädlicher UV-Strahlung.

Rote Augen sind extrem lichtempfindlich, da kein Licht mehr absorbiert werden kann.

Melanosomen im retinalen Pigmentepithel werden nur während der Entstehung des Embryos gebildet und bleiben das ganze Leben in den Epithelzellen erhalten. Im Laufe des Lebens werden hier keine weiteren Melanosomen gebildet.

Die Melanozyten der Uvea (Iris, Ziliarkörper, Aderhaut) sorgen für die individuelle Augenfarbe (Colombo et al. 2011).

Beim Meerschweinchen wird wahrscheinlich nur Eumelanin (schwarz-braunes Pigment) im Auge gebildet, die Bildung von Phäomelanin findet im Meerschweinchenauge offensichtlich nicht statt.

 



In allen Säugetieren erfolgt die Regulation der Eumelanin- und Phäomelaninproduktion durch das Melanozyten-stimulierende-Hormon (MSH oder Melanotropin) und das ASIP (Agouti- Signaling-Protein).

MSH ist ein Hormon und stammt überwiegend aus der Adenohypophyse, diese liegt im Gehirn, wird aber auch in Keratinozyten (Hautzellen) gebildet.

ASIP wird von Haarmatrixzellen gebildet, wenn Allele des Agouti-Gens (A,ar,at) vorhanden sind.

Beide Proteine (MSH und ASIP) können über den Melanocortin-1 Rezeptor (MC-1-Rezeptor; E-Genlokus) auf der Melanozytenmembran binden.

Der MC-1 Rezeptor gehört zu den sogenannten G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, bei dem es
nur nach Bindung von MSH an den Rezeptor zu einer Signaltransduktion und 
Freisetzung von cAMP kommt.

cAMP wirkt als allosterischer Aktivator für Enzyme, insbesondere dem Enzym (Protein) Tyrosinase (C-Genlokus).

Nach Bindung von ASIP an den Rezeptor kommt es nicht zu einer Freisetzung von cAMP und damit nicht zu einer Aktivierung des Enzyms Tyrosinase.

Enzyme sind Proteine (Eiweiße), die eine chemische Reaktion beschleunigen können, also quasi als Katalysator dienen. Ohne diese „Beschleunigung“ würde die chemische Reaktion nicht ablaufen.


Das Enzym Tyrosinase ist ein membranständiges Glycoprotein, das ausschließlich in Melanosomen der Melanozyten nachgewiesen werden kann (Seiji und Iwashita, 1965) und die Menge der Produktion dieses Enzyms wird über die Allele des C-Genlokus (CCF, C, ckCF, ck, cdCF, cdcrCF,cr, caCF,ca) gesteuert.

Der optimale pH-Wert für die Tyrosinase in den Melanosomen liegt bei 7,0 und die optimale Temperatur bei 35 C°. (Zaidi et al. 2015).

Veränderungen im pH-Wert oder der Temperatur können das Enzym Tyrosinase maßgeblich in seiner Aktivität beeinflussen, was zu einer Beeinträchtigung der Pigmentbildung führen kann.

Die Synthese beider Pigmente (Phäomelanin und Eumelanin) beginnt in den Melanosomen mit der Aminosäure L-Tyrosin, das im nächsten Schritt zu L-DOPA (Dihydroxyphenylalanin) hydroxyliert wird.

Die darauf folgende Oxidation führt zu Dopaquinon.

Sowohl Hydroxylierung als auch Oxidation werden durch das Enzym Tyrosinase katalysiert. Dieser Schritt ist für beide Pigmente, sowohl Eumelanin, als auch Phäomelanin essentiell.

Dopaquinon kann dann auf zwei verschiedenen Wegen weiterverarbeitet werden:

Eumelanin (schwarz-braunes Pigment) und Phäomelanin (rot-gelbes Pigment) wird ausschließlich in den Pigmentgranula (Melanosomen) der Melanozyten gebildet. Keine andere Zelle kann das!!!

 

Bildung von Phäomelanosomen:

Nach Hydroxilierung von Tyrosin zu L-DOPA  und anschließender Oxidation zu Dopaquinon durch das Enzym Tyrosinase

kann nun aus Dopaquinon mit Cystein rotgelbes Phäomelanin in Phäomelanosomen hergestellt werden.



Dies geschieht zum einen, wenn Agouti-signaling-protein ASIP (Allele A, ar, at) statt MSH an den MC-1 Rezeptor (E-Genlokus) auf der Melanozytenmembran bindet. 

Nach Bindung von ASIP an den Rezeptor kommt es nicht zu einer Freisetzung von cAMP und damit nicht zu einer Aktivierung des Enzyms Tyrosinase (Lu et al. 1994).

Wird die Tyrosinase nicht weiter durch 
cAMP aktiviert, wird automatisch Cystein an Dopaquinon angelagert und es entsteht Phäomelanin.

Zum anderen wird Phäomelanin gebildet, wenn kein MC-1 Rezeptor auf der Melanozytenmembran vorhanden ist, da dieser beim homozygotem Vorliegen der Allel ee (E-Genlokus) nicht gebildet werden kann.

In diesem Fall kann MSH (Melanozyten-stimulierendes-Hormon) nicht binden, da kein Rezeptor vorhanden ist,  es kommt nicht zu einer Freisetzung von cAMP und damit nicht zu einer Aktivierung des Enzyms  Tyrosinase (Lu et al. 1994).

Wird die Tyrosinase nicht weiter durch cAMP aktivert, wird automatisch Cystein an Dopaquinon angelagert und es entsteht Phäomelanin. 

Da für die Bildung von Phäomelanin eine viel geringere Aktivität des Enzyms Tyrosinase (6-50 Mal geringer; Iozumi et al. 1993, Robbins et al. 1993) notwendig ist, als für die Bildung von Eumelanin, funktioniert die Bildung von Phäomelanin auch ohne allosterische Aktivierung durch cAMP (Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor) und auch Veränderungen im pH-Wert oder Veränderungen der Temperatur wirken sich auf die Bildung von Phäomelanosomen nicht maßgeblich aus.

Die Bildung von Phäomelanosomen ist also für den Melanozyten "viel einfacher", als die Bildung von Eumelanosomen!

Phäomelanin schützt allerdings nicht so gut vor UV-Strahlung wie Eumelanin, deshalb wird der Melanozyt, wenn irgend möglich immer versuchen Eumelanin zu bilden.

 

Die Melanozyten der Haare und der Haut bilden Phäomelanosomen:

1. Bei Vorhandensein des 
Allels A oder ar oder at (Agouti-Genlokus) wird von den umliegenden Matrixzellen der Haarpapille ASIP (Agouti-signaling-Protein) gebildet.

Dieses kann an den MC-1 Rezeptor auf der Melanozytenmembran der Melanozyten in der Haarpapille binden und führt zur Produktion von Phäomelanin.

Da auch MSH an diesen Rezeptor bindet, bilden die Melanozyten der Haarpapille z.B. abwechselnd Eumelanin (MSH-Bindung) oder Phäomelanin (ASIP-Bindung).

Voraussetzung ist ein vorhandener MC-1 Rezeptor (Allel E oder ep) auf dem Melanozyt.

Es bildet sich z.B. ein Goldagouti (Schwarz-Rot-Agouti)  

 

2. Beim Gentyp ee (fehlender MC-1 Rezeptor; E-Genlokus) kann weder MSH (Melanozyten-stimulierendes-Hormon) noch ASIP (Agouti-signaling-Protein) an den MC-1 Rezeptor binden, da dieser beim Genotyp ee nicht gebildet werden kann.

Ist kein MC-1 Rezeptor auf der Melanozytenmembran vorhanden, bilden die Melanozyten der Haare und der Haut ausschließlich Phäomelanosomen (rot-gelbes Pigment), es bildet sich ein einfarbiges Meerschweinchen aus der Phäomelaninreihe, z.B. Gold. 


Liegt genetisch bedingt nun zusätzlich eine Variation im Tyrosinase-Gen (Allele des C-Genlokus cd, cr,ca) vor, kommt es zu verminderter Phäomelaninproduktion durch verminderte Funktionalität des Enzyms Tyrosinase, was sich in einer aufgehellten Farbe (Buff, Creme) bis hin zum Fehlen von Phäomelanin (Weiß) bemerkbar macht.

Buff

?? bb cdcd D. ee P. rnrn S.
Creme

?? bb cdcr/cdca D. ee P. rnrn S.
Weiß

?? bb crcr D. ee P. rnrn S.
Buffagouti (Schokolade-Buff-Agouti)

A. bb ckck D. E. P. rnrn S.
Cremeagouti (Schokolade-Creme-Agouti)

A. bb ckcr/ckca D. E. P. rnrn S.
Silberagouti (Schwarz-Weiß-Agouti)

A. B. crcr D. E. P. rnrn S.

 

Die Bildung von Phäomelanosomen in Melanozyten der Haut und der Haarpapille ist also in erster Linie abhängig von den Allelen des C-Genlokus (CCF, C, ckCF, ck, cdCF, cdcrCF,cr, caCF,ca), des E-Genlokus (E ep,e) und des Agouti Genlokus (A,ar,at,a).

 

 

Bildung von Eumelanosomen:

Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor (MC-1 Gen; E-Genlokus) führt zu Bildung von cAMP und allosterischer Aktivierung des Enzyms Tyrosinase, das jetzt eine 6-50 Mal höhere Aktivität besitzt (Iozumi et al. 1993, Robbins et al. 1993).

Bindung von MSH an den Rezeptor induziert ebenfalls einen 2-5 fachen Anstieg der Transkription des Tyrosinase-Gens (C-Genlokus) (Robbins et al. 1993).

Anstieg der Transkription heißt, dass dieses Gen jetzt viel öfter abgelesen wird und damit viel mehr von dem Enzym Tyrosinase gebildet wird.


Es steht also jetzt viel mehr Tyrosinase zur Verfügung (Erhöhung der Transkription) und zu dem ist das Enzym durch cAMP aktiviert, was ihm selber eine 6-50 Mal höhere Aktivität verleiht.

Sind diese Vorausetzungen geschaffen, kommt es nun nach Hydroxilierung von Tyrosin zu L-DOPA  und anschließender Oxidation zu Dopaquinon durch das Enzym Tyrosinase nicht zur Anlagerung von Cystein (Phäomelaninbildung), sondern zu Bildung von Dopachrom und unter Einwirkung verschiedener anderer Proteine (Enzyme) kann nun über verschiedene Schritte Eumelanin hergestellt werden.

Für die Bildung von Eumelanin in Eumelanosomen sind mehrere zusätzliche Eiweiße (Proteine) außer Tyrosinase notwendig:

P-Protein: (wird über die verschiedenen Allele des P-Genlokus (P, pr, p) bestimmt); reguliert den pH-Wert in Melanosomen und ist am Transport verschiedener Proteine (u.a. der Tyrosinase) beteiligt (Sturm, 2006); außerdem Aktivierung und Stabilisierung der Tyrosinase.

Tyrosinase-verwandte Proteine: (TRP=Tyrosinase-related-Protein), das TRP-1 und TRP-2 (werden über die verschiedenen Allele des B-Genlokus (B,b) bestimmt);

TRP-2 katalysiert die Reaktion von Dopachrom in Dihydroxyindolcarboxylsäure (DHICA);

TRP-1 katalysiert die Reaktion Dihydroxyindolcarboxlysäure (DHICA) zu Indol-5,6-quinoncarboxlysäure; außerdem Stabilisierung der Tyrosinase (Toyofuka et al. 2001).

Die TR-Proteine haben sehr wahrscheinlich eine eigene katalytische Funktion, ähnlich der Tyrosinase, da sie 40% Struktur Homologie mit dem Enzym Tyrosinase besitzen.

MAT-Protein, auch AIM-Protein: (wird über die Allele des SLC45A2-Gen, auch MATP-Gen genannt bestimmt; Allele beim Meerschweinchen noch nicht bekannt) Transport der Tyrosinase in die Melanosomen und Aufrechterhaltung des melanosomalen pH-Wertes. Außerdem Regulation des TR-1 Proteins.

OA-1 Protein: (Allele beim Meerschweinchen meines Wissens noch nicht bekannt); Organisation des Eumelanosomes, Sensor für die Größe der Melanosomen.

Die Bildung von Eumelanosomen ist also genetisch gesehen viel „aufwendiger“ und viele Proteine müssen funktionieren, damit z.B. auch wirklich ein schwarzes Eumelanosom (B, D, P) produziert wird und nicht ein braunes Eumelanosom (bb, D, P) oder ein Slate Eumelansosom (B, D, prpr).

   

Schwarz

aa B. C. D. E. P. rnrn S.
Schokolade

aa bb C. D. E. P. rnrn S.
Slate

aa B. C. D. E. prpr rnrn S.

Für ein einfarbiges schwarzes Meerschweinchen brauche ich also: 

1: den MC-1 Rezeptor (Allel E), sonst kann MSH (Melanozyten-stimulierendes-Hormon) nicht binden und es wird kein cAMP freigesetzt (Aktivierung der Tyrosinase) und der Anstieg der Transkription des Tyrosinase Gens (C) findet ohne Bindung von MSH an den Rezeptor auch nicht statt! 

2. ASIP (Agouti-Signaling-Protein) darf nicht gebildet werden (Genotyp aa), sonst wird in den Melanozyten der Haarpapille auch Phäomelanin gebildet (geticktes oder getipptes Haar), es entsteht ein Agouti, Argente (A), Solidagouti (ar) oder Tan (at), da auch Phäomelanosomen gebildet werden.

2. funktionierende TR-Proteine 1 und 2 (TRP-1 und TRP-2) (Allel B), damit das Eumelanin dicht gepackt in den
Melanosomen vorliegt, ansonsten wird, wenn TRP-1 und TRP-2 nicht gebildet werden (Genotyp bb) aus Schwarz Schokolade.

3. voll funktionierendes P-Protein (Allel P), ist für den Transport der Tyrosinase in die Melanosomen, Stabilisierung des pH-Wertes im Melansom und Aktivierung der Tyrosinase ganz entscheidend, sonst wird aus Schwarz (P) ein Slate (prpr) oder Lilac (pp).

4. voll funktionierender Komplex aus MLPH (Melanophilin), Rab27 und Myosin V, ist für die Weitergabe der Eumelanosomen an Aktinfilamente in den Spitzen der Melanozyten verantwortlich. Wird eines des Transportproteine nicht richtig gebildet, verklumpen die Melanosomen, aus Schwarz (Allel D) wird Blau (Genotyp dd).

 

Basierend auf der Molekülstruktur bestehen die Unterschiede der beiden Melaninarten Phäomelanin und Eumelanin also in der Farbe, der Löslichkeit, dem Schwefelgehalt und der Form und Größe der Melanosomen.

Die großen elliptisch geformten Melanosomen enthalten Eumelanin, in den runden, kleinen Melanosomen ist das Phäomelanin enthalten (Orfanos und Ruska, 1968).


Im Stadium I, der Eumelanosomenreifung besitzen die Eumelanosomen noch eine kugelige Form mit einer unvollständigen lamellenartigen Struktur und Proteine in einer amorphen Matrix.

Mit Fortschreiten der Melanogenese in den Eumelanosomen im Stadium II kann eine lamellenartige, strukturierte Matrix identifiziert werden.

Über das Stadium III kommt es zu einem stetigen Anstieg der elektronischen Dichte.

Das Stadium IV kennzeichnet den amorphen, komplett pigmentierten Zustand des Eumelanosoms.

Die Tyrosinaseaktivität ist im Stadium IV der Melanosomenreifung nicht mehr nachweisbar (Seiji, 1981), was auf einen abgeschlossenen Melanisierungsvorgang hindeutet.


Weiterer Transport und Abgabe der fertigen Melanosomen 

Die fertigen Phäomelanosomen und Eumelanosomen müssen nun im Melanozyt bis an die Spitzen transportiert werden, damit sie an die umliegenden Hautzellen (Keratinozyten) oder Haarmatrixzellen abgegeben und z.B. in die Haarrinde eingebaut werden können.

Dieser intrazelluläre Transport der reifen Melanosomen im Melanozyt erfolgt entlang der Dendriten der Melanozyten über die Mikrotubuli des Zytoskeletts und Motorproteine wie Kinesin und Dynein zu den distalen Enden der Dendriten (Hara et al. 2000).



In der Peripherie (Dendriten) der Melanozyten angekommen formt MLPH (Melanophilin) einen Komplex mit Rab27 und Myosin Va und es erfolgt die Verteilung der Melanosomen an die Aktinfilamente.



Dieser Komplex aus MLPH (Melanophilin), Rab27 und Myosin Va wird von dem Genlokus D kodiert.

Liegt das Allel D vor, wird dieser Komplex einwandfrei gebildet, die Eumelanosomen und Phäomelanosomen können problemlos an die Aktinfilamente verteilt werden.

Bei homozygotem Vorliegen des Allels d (Genotyp dd) kommt es zu Störungen entweder aller Moleküle, oder einzelner Moleküle, wie z.B. nur dem Myosin Va, oder nur dem MLPH.

Wenn diese Transportproteine nicht einwandfrei gebildet werden
(Genotyp dd), dann verklumpen die Eumelanosomen bei der Übergabe an Aktinfilamente, es kommt ebenfalls zu Verklumpungen der Eumelanosomen in der Haarrinde.




Haar bei Genotyp D.


Haar bei Genotyp dd

Durch die Konzentration in unregelmäßigen Gruppierungen, insbesondere im Haar, wird die Lichtabsorption vermindert und schwarzes Fell erscheint grau. Aus Schwarz wird Blau, aus Slate wird Lavendel, aus Lilac wird Flieder.

Schwarz

aa B. C. D. E. P. rnrn S. 
Blau

aa B. C. dd E. P. rnrn S. 
Slate

aa B. C. D. E. prpr rnrn S. 
Lavendel

aa B. C. dd E. prpr rnrn S. 
 
Da die Eumelanosomen viel größer sind als die Phäomelanosomen, verklumpen sie auch viel eher als die kleinen Phäomelanosomen, weshalb bei Störungen der Transportportproteine es nur zu minimalen Veränderungen (Farbe wirkt matter) der Phäomelanosomen kommt, aber zu starken Veränderungen der Eumelanosomen.



Die eigentliche Abgabe der Melanosomen an die Hautzellen (Keratinozyten) ist noch nicht vollständig geklärt. Studien, die sich mit dem Transfer von Melanosomen an die Hautzellen beschäftigt haben, resultieren in den folgenden Hypothesen (Jimbow et al., 1998):

1. Abgabe der Melanosomen von den Melanozyten und die Aufnahme durch die Hautzellen (Keratinozyten) über Endozytose

2. Die Hautzellen (Keratinozyten) umschließen die Dendriten der Melanozyten durch aktive Phagozytose und inkorporieren Teile der Melanozyten (Okazaki et., 1976)

3. Aktiver Transfer der Melanosomen von den Melanozyten an die Hautzellen (Keratinozyten) oder

4. Ausbildung einer Pore zwischen den Plasmamembranen der beiden Zellen über die die Melanosomen transferiert werden. Nach der Aufnahme der Melanosomen lagern sich die Melanosomen um den Zellkern der Hautzellen (Keratinozyten). 



Jetzt kennen wir die Unterschiede in der Bildung von Phäomelanosomen und Eumelanosomen und müssen an dieser Stelle noch auf ein paar Besonderheiten von den unterschiedlichen Melanozyten (Haut, Haare, Auge) eingehen. 

Warum kann bei fehlendem MC-1 Rezeptor (Genotyp ee) unter bestimmten Vorausetzungen trotzdem Eumelanin gebildet werden?

Bei der Bildung von Phäomelanosomen haben wir oben besprochen, dass beim Gentyp ee (fehlender MC-1 Rezeptor; E-Genlokus) weder MSH (Melanozyten-stimulierendes-Hormon) noch ASIP (Agouti-signaling-Protein) an den MC-1 Rezeptor binden kann, da dieser beim Genotyp ee nicht gebildet werden kann.

Ist kein MC-1 Rezeptor auf der Melanozytenmembran vorhanden, bilden die Melanozyten der Haare und der Haut ausschließlich Phäomelanosomen, da die Tyrosinase nicht weiter aktiviert wird.

Es bildet sich ein einfarbiges Meerschweinchen aus der Phäomelaninreihe, z.B. Buff.



?? bb cdcd D. ee P. rnrn S.

Die Farbe Rot und auch die Farbe Gold aus der Phäomelaninreihe bilden hier allerdings eine Ausnahme, denn die Meerschweinchen können ja Eumelaninproduktion (Schwarz oder Schokolade) an der unbehaarten Haut der Ohren, der Fußsohlen und den Krallen trotz fehlendem MC-1 Rezeptor zeigen!


?? B. C. D. ee P. rnrn S.

Wie ist das ohne MC-1 Rezeptor (Genotyp ee) möglich?

Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor führt zu Bildung von cAMP und allosterischer Aktivierung des Enzyms Tyrosinase, das jetzt eine 6-50 Mal höhere Aktivität besitzt (Iozumi et al. 1993). 

Dadurch kommt es nach Hydroxilierung von Tyrosin zu L-DOPA  und anschließender Oxidation zu Dopaquinon durch das Enzym Tyrosinase nun zu Bildung von Dopachrom und unter Einwirkung verschiedener anderer Proteine (Enzyme) kann nun über verschiedene Schritte Eumelanin hergestellt werden.

Diese 6-50 mal höhere Aktivität der Tyrosinase, durch Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor, wird

zur Bildung von Eumelanin wahrscheinlich nur in den wärmeren Körperregionen benötigt, da hier nicht das

Temperaturoptimum für die Tyrosinase von 35 C° vorliegt. (Körpertemperatur normal: 37,5 °C- 39,5 °C).

Der optimale pH-Wert für die Tyrosinase liegt bei 7,0 und die optimale Temperatur bei 35°C. (Zaidi et al. 2015).

Eine Temperatur von 35 °C liegt üblicherweise in den Akren (Nase, Ohren, Füße) vor.

Hier finden sich arteriovenöse Anastomosen, die eine wichtige Rolle für die Thermoregulation spielen. 

Trotz fehlendem MC-1 Rezeptor (ee), also ohne Bindung von MSH und Akivierung von Tyrosinase durch cAMP kann bei Vorhandensein von (B) (TR-Proteine-1 und 2) und (P-Protein) und einer voll funktionierenden Tyrosinase (C) Eumelanin in den Ohren, Fußsohlen und Krallen beim roten Meerschweinchen gebildet werden, da hier das Temperaturoptimum von 35 C° für die Tyrosinase vorliegt und dann die zusätzliche Aktivierung von Tyrosinase durch cAMP, die durch MSH Bindung an den MC-1 Rezeptor (E) entsteht, offensichtlich nicht benötigt wird, da zusätzlich noch die TR-Proteine-1 und 2 (B) und das P-Protein (P) aktiv sind.



Rotes (Phäomelanin) Meerschweinchen mit schwarzem Eumelanin an den Temperatur optimierten (35 Grad Celsius) Ohren, Fußsohlen und Krallen.


Auch bei der Farbe Gold wird häufig eine Eumelaninproduktion an den Ohren, Fußsohlen und Krallen beobachtet.

Da Gold sich von Rot nur durch das homozygote Vorliegen von dem Allel b, also Genotyp bb, unterscheidet, können die TR-Proteine-1 und 2 nicht gebildet werden.

Deshalb kann bei einer voll funktionierenden Tyrosinase (C) und einem voll funktionierendem P-Protein (P) bei der Phäomelaninfarbe Gold nur das Eumelanin Schokolade in den Ohren, Fußsohlen und Krallen gebildet werden.



Goldenes (Phäomelanin) Meerschweinchen mit schokolade Eumelanin an den Temperatur optimierten (35 Grad Celsius) Ohren, Fußsohlen und Krallen.


Diese Produktion von Eumelanin Schokolade sollte bei der Farbe Gold nicht als Fehler gewertet werden, da der Melanozyt immer versuchen wird, Eumelanin zu bilden, da dieses Pigment besser vor der schädlichen UV-Strahlung schützt.

  
Bei der Phäomelaninfarbe Buff ist die Funktionalität der Tyrosinase durch die Allele ck und/oder cd so eingeschränkt, dass selbst das Optimum von 35 Grad Celsius an Ohren, Fußsohlen und Krallen meist nicht für die Produktion von Schokolade Eumelanin ausreicht.

Die Ohren und Fußsohlen bleiben fleischfarben.



?? bb cdcd D. ee pp rnrn S.

Wenn bei den Phäomelaninfarben Buff, Creme und Weiß allerdings die TR-Proteine-1 und 2 gebildet werden (Allel B), dann kann, obwohl die Funktionalität der Tyrosinase durch die Allele cd, cr, ca stark eingeschränkt ist oder sogar funktionsunfähig ist (Allele cr und ca), Eumelanin Schwarz an den Temperatur optimierten Bereichen (Ohren, Fußsohlen, Krallen) gebildet werden.

Das erklärt sich wahrscheinlich daher, dass die TR-Proteine-1 und 2 40 % Strukturhomologie mit der Tyrosinase aufweisen und wahrscheinlich eine eigene katalytische Aktivität haben und an den Temperatur optimierten Bereichen (Ohren, Fußsohlen, Krallen) die eingeschränkte (cd) oder fehlende (cr, ca) Tyrosinasefunktion ersetzen können und Eumelanin Schwarz bilden können.

Denn, der Melanozyt möchte, wenn irgend möglich Eumelanin bilden, da dieses Pigment besser vor UV-Strahlung schützt.



Phäomelaninfarbe Creme (Allele ckcr/cdcr/ckca/cdca) mit schwarzer Eumelaninproduktion am Temperaturoptimierten Ohr und
Phäomelaninfarbe Buff mit schwarzer Eumelaninproduktion an Temperaturoptimierten Fußsohlen und Krallen.

Schwarze Eumelanin Pigmente sind bei den Farben Buff, Creme und Weiß im Standard nicht erwünscht!

Deshalb züchtet man einfarbige Tiere in den Farben Gold, Buff, Creme und Weiß ohne das Allel B, also ohne die TR-Proteine-1 und 2, dann kommt es nicht zur schwarzen Eumelaninproduktion an den Ohren und/oder Krallen (Genotyp bb).

Das Temperaturoptimum des Enzyms Tyrosinase und das Vorhandensein von TR-Proteinen (B) und P-Protein (P) ist also ein sehr wichtiger Faktor für die Bildung von Eumelanosomen bei fehlendem MC-1 Rezeptor (Genotyp ee).

Einfarbig rote Meerscheinchen und auch andere einfarbige Meerschweinchen aus der Phäomelanineihe können mit zunehmendem Alter einen "Schwarzschleier" oder einen "Schokoladeschleier" entwickeln, der sich insbesondere an den Haarspitzen zeigt, wo plötzlich schwarzes oder schokolade Eumelanin trotz fehlendem MC-1 Rezeptor (Genotyp ee) gebildet wird.

Meines Wissens sind hier die molekulargenetischen Zusammenhänge nicht geklärt.



Beim Himalaya Meerschweinchen spielt ebenfalls das Temperaturoptimum der Tyrosinase eine große Rolle für die Eumelaninproduktion an Nase, Ohren und Füßen.

Hier findet sich zwar bedingt durch das homozygote Vorliegen des Allels caca keine messbare Aktivität der Tyrosinase mehr, dies gilt aber nur für die nicht-apikale Haut (Körper).

In der apikalen Haut (Akren; Nase; Ohren; Füße) befindet sich das Temperaturoptimum von 35°C für die Tyrosinase und bei vorhandenem MC-1 Rezeptor (Allel E) kommt es nach Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor zu einem 2-5 fachen Anstiegs der Transkription des Tyrosinase Gen Allels ca.

Durch diesen Anstieg der Transkription (vermehrtes Ablesen) des Allel ca kommt es wahrscheinlich zu kleinen Restbildungen des Enzyms Tyrosinase.

Diese Restbildungen des Enzyms Tyrosinase werden jetzt weiterhin durch die Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor durch die Bildung von cAMP aktiviert, was zu einer 6-50 fachen Aktivierung der "Resttyrosinase" führt. 

Diese gebildete Rest-Tyrosinase ist hitzesensibel.

In den warmen Regionen ist sie inaktiv, das Meerscheinchen zeigt keinerlei Pigement (weiß)

In den temperaturoptimierten Akren kann jetzt Eumelanin gebildet werden, sogar Schokolade (bb), wo auch genetisch bedingt die TR-Proteine fehlen, die ja auch eigene katalytische Aktivität haben!

Diese Verstärkung von Restaktivitäten (Transkriptionssteigerung des Gens) des Enzyms Tyrosinase durch cAMP (Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor) und das Temperaturoptimum von 35 C° reichen offensichtlich aus, um die Eumelaninproduktion in den Akren beim Himalaya Meerschweinchen hervorzurufen.

Himalaya Meerscheinchen werden weiß geboren und entwickeln erst im Alter die typische Akrenzeichnung, d.h. die Eumelaninproduktion muss erst "anlaufen".

Bei wärmeren Temperaturen geht die Akrenzeichnung der Himalaya Meerschweinchen zurück, d.h. das Temperaturoptimum für die Tyrosinase von 35 °C ist zusammen mit dem vorhandenen MC-1 Rezeptor (E) ein ganz entscheidener Faktor für die Eumelanosomenbildung in den Akren beim Himalaya Meerschweinchen.

Himalaya Schwarz

aa B. caca D. E. P. rnrn S.                             
Himalaya Schokolade

aa bb caca D. E. P. rnrn S.

Ohne vorhandenen MC-1 Rezeptor (Genotyp ee), d.h. ohne Erhöhung der Transkription des Gens ca und ohne Freisetzung von cAMP kommt es zu keiner Restbildung von Tyrosinase und trotz Temperaturoptimum in den Akren kann hier jetzt kein Eumelanin mehr gebildet werden, das Meerschweinchen bleibt weiß, die Augen sind rot, denn ohne Tyrosinase kann weder Phäomelanin noch Eumelanin gebildet werden.

Weiß, rote Augen

?? bb caca D/d. ee P/pr/p Rn/rn S/s

Lediglich bei Vorhandensein von TR-Proteinen-1 und 2 (B) bei fehlendem MC-1 Rezeptor (Genotyp ee) kann es zu  leichter Pigmentierung an den Ohren kommen. 

Diesen Zusammenhang haben wir bereits oben diskutiert.

Das kommt vermutlich daher, dass die TR-Proteine 40 % Struktur Homologie mit dem Enzym Tyrosinase haben und offensichtlich eine eigene katalytische Funktion ähnlich der Tyrosinase haben, was sich in den Temperatur optimierten Ohren (35°C) in der Form von Eumelaninproduktion zeigen kann.

Beim Russenkaninchen ist es übrigens ganz ähnlich.

Das Allel für die Produktion der hitzesensiblen Tyrosinase ist beim Kaninchen das ch. Aber auch hier brauchen wir den MC-1 Rezeptor (Allel E), sonst wird die "Restbildung" der Tyrosinase nicht weiter aktiviert, bzw. das Gen wird nicht vermehrt abgelesen. 

Bei Allel ch und fehlendem MC-1 Rezeptor (Genotyp ee) bildet sich ein weißes Kaninchen mit roten Augen, also ohne Pigmente.

Lediglich die TR-Proteine (Allel B) können auch hier eine leichte schwarze Eumelaninpigmentierung der Ohren machen.

 

?? bb chch D. EE                                      ?? bb chch D/d ee

 

Das Temperaturoptimum der Tyrosinase (C-Genlokus) spielt  auch beim California Meerschweinchen eine entscheidene Rolle.

Die typische California Zeichnung entsteht sehr wahrscheinlich durch neue Allele im C-Gen (Tyrosinase Gen).

Dieses Allel CF ist dominant, wird aber:

1: nur sichtbar, wenn der MC-1 Rezeptor nicht gebildet wird (Genotyp ee), das Tier also eine Phäomelanin Farbe am Körper zeigt, dann kann man die Eumelaninfarbe der California Zeichnung sehr gut erkennen.

Beispiel: Rot California Schwarz

aa B.
CCF
. D. ee P. rnrn S.

2.Oder bei Agouti/Argente/Tan Tieren (Allel A, ar, at) und Allel E (vorhandener MC-1 Rezeptor) ist ebenfalls die typische California Zeichnung erkennbar, da in den getickten oder getippten Haaren eine Phäomelaninfarbe gebildet wird.

Das Ticking/Tipping der Haare an der Nase fällt bei Allel CF aus, es bildet sich der typische einfarbige Nasenpoint in einer Eumelaninfarbe.

Beispiel: Silberagouti Califonia Schwarz

A. B. crCFcr D. E. P. rnrn S.

Bei einem einfarbigen schwarzen, schokolade, Slate, Coffee, Lilac, Beige, Blau usw. Tier (Allel a und Allel E) wäre die California Zeichnung im Phänotyp nicht sichtbar, da die Melanozyten ja sowieso nur Eumelanin bilden. 

Beispiel: Schwarz California Schwarz

aa B. CCF. D. E. P. rnrn S.


oder Slate California Slate

 aa B. CCF. D. E. prpr rnrn S.
 

Die California Zeichnung ist im Phänotyp nur sichtbar, wenn an großen Teilen des Körpers, insbesondere im Gesicht auch Phäomelanin gebildet wird, sonst wird die Eumelaninfarbe der Californiazeichnung nicht sichtbar.

Durch das Allel CF kann bei einem sonst einfarbigen Tier aus der Phäomelaninreihe Eumelanin in den Akren des Tieres gebildet werden.

Auch diese Tiere werden einfarbig geboren und entwickeln erst mit der Zeit die typische California Zeichnung, d.h. auch hier muss, wie beim Himalaya Meerscheinchen, die Eumelaninproduktion erst anlaufen.

Und auch diese Zeichnung geht bei wärmeren Temperaturen zurück, d.h. auch hier spielt das Temperaturoptimum für die Tyrosinase offensichtlich eine ganz entscheidene Rolle. 

Weiß California Schwarz

aa B. crCFcr D. ee P. rnrn S.



Die Allele beim Meerschweinchen im Detail

Nachdem wir uns jetzt mit der Herstellung und dem Transport der Melanosomen beschäftigt haben, möchte ich jetzt auf die verschiedenen Farballele beim Meerschweinchen im Detail eingehen.

Ein wesentlicher Begründer der Farbgenetik und der dazugehörigen Buchstaben beim Meerschweinchen ist Sewall Wright (1889 – 1988), der zahlreiche wissenschaftliche  Artikel zur Vererbung der Farbe beim Meerschweinchen veröffentlichte.

1915

The albino series of allelomorphs in guinea pigs

1917

Color inheritance in mammals. V. The guinea pig

 

 

Der Agouti-Genlokus (A, ar, at, a)

Das Agouti-Gen mit seinen vier Allelen (A, ar, at a) beinnhaltet den Bauplan für ein Protein (Eiweiß), das

Agouti signaling peptide (ASIP)

ASIP ist ein Protein, das aus 131 Aminosäuren besteht. Seine Entdeckung wurde 1994 in Nature veröffentlicht 

Lu D, Willard D, Patel IR, Kadwell S, Overton L, Kost T, Luther M, Chen W, Woychik RP, Wilkison WO, et al. (October 1994). "Agouti protein is an antagonist of the melanocyte-stimulating-hormone receptor". Nature. 371 (6500): 709–802.

ASIP wird von Matrixzellen der Haarpapille gebildet und gelangt von dort zu dem Melanocortinrezeptor 1 (MC-1) , der bei Vorhandensein von Allel E oder ep im Melanozyten gebildet und dann in die Zellmembran eingebaut wird.

ASIP wird nur von Matrixzellen im Haar gebildet, nicht von Keratinozyten der Haut und schon gar nicht im Auge!

Wenn ASIP (Agouti-signaling-Peptide) an den MC-1 Rezeptor bindet, stellt der Melanozyt Phäomelanosomen her

Wenn MSH (Melanozyten-stimulierendes-Hormon) an den MC-1 Rezeptor bindet, stellt der Melanozyt Eumelanosomen her.

Das betrifft nur die Melanozyten, die in der Haarpapille sitzen, nicht die Melanozyten in der

Haut und auch nicht die im Auge!

Zu Beginn des Haarwachstumszyklus dauert es eine Weile, bis die Produktion von ASIP aus den umliegenden Matrixzellen richtig anläuft.

In dieser Zeit wird der MC-1 Rezeptor auf der Melanozytenmembran dauerhaft mit MSH belegt und es werden nur Eumelanosomen gebildet und an die Haarrinde weitergeleitet.

Wird genügend ASIP von den umliegenden Matrixzellen gebildet, kann ASIP ebenfalls an den MC-1 Rezeptor des Melanozyten binden, jetzt werden Phäomelanosomen gebildet.

ASIP konkurriert aber immer mit MSH, so dass einige Melanozyten, insbesondere im dorsalen Haar (Rücken/Flanken) abwechselnd Eumelanosomen und Phäomelanosomen bilden, während andere nur Eumelanosomen oder nur Phäomelanosomen produzieren.

Diese abwechselnde Bindung von ASIP und MSH führt zu einer Bänderung (Ticking/Tipping) der dorsalen Haare (Rücken/Flanken) nicht aber der ventralen Haare (Bauch) bei den Allelen A und at und nicht der Haut, da die epidermalen Melanozyten bei Vorhandensein von dem MC-1 Rezeptor ausschließlich Eumelanosomen bilden! Die Melanozyten in der Iris im Auge sind ebenfalls nicht betroffen.

Da die Ohren und ein kleiner Teil der Haut hinter den Ohren keine Haare besitzen, ist hier die Haut ebenso wie die Haut am Körper einfarbig. Gleiches gilt für die Fußsohlen, die ebenfalls unbehaart sind.

In den ventralen Haaren (Bauch) ist ASIP während des gesamten Haarwachstumszyklus aktiv (Allele A, at), in diesen Bereichen werden in den Melanozyten der Haarpapille ausschließlich Phäomelanosomen gebildet, dadurch entsteht der Bauchstreifen in der Phäomelaninfarbe bei Agouti/Argente und Tan/Lux/Otter/Fox.

Die Melanozyten der Haut bilden allerdings nur Eumelanin, deshalb ist unter der Haaren in Phäomelanin, die Haut immer dunkel in einer Eumelaninfarbe.

Bei dem Allel ar konkurriert ASIP auch in den ventralen Haaren (Bauch) mit MSH, sodass kein Bauchstreifen entsteht und die Haare auch am Bauch gebändert sind.

Einzige Bedingung für die Bildung einer Farbe aus der Eumelaninreihe ist die Präsenz von E-Allelen (E oder ep), da der E-Genlokus für die Produktion des MC-1 Rezeptors zuständig ist.

Bei nicht vorhandenem MC-1 Rezeptor, was beim Gentyp ee der Fall ist, wird im Falle von den Allelen A, ar oder at zwar ASIP gebildet, es hat aber keinen Rezeptor zum Binden.

Ohne Bindung von ASIP kommt es bei funktionierender Tyrosinase zu einer Phäomelaninproduktion, aber die Bänderung des Haares (Eumelanin/Phäomelanin) kann aufgrund der fehlenden Eumelaninproduktion nicht sichtbar werden.

Das rote Meerschweinchen kann zwar aufgrund der TR-Proteine-1 und 2 in den TemperaturoptimiertenAkren (Ohren, Fußsohlen) Eumelanin bilden, da aber an diesen Körperregionen keine Haare sind, und die Allele A, ar und at nur an Melanozyten der Haare wirken, sieht man auch hier den „verdeckten“ Agouti nicht.

A = Agouti-/Argente Allel

Die Bänderung der einzelnen Haare im dorsalen Bereich (Rücken/Flanken) wird in einer bestimmten Art und Weise sichtbar, nämlich als sogenanntes „Ticking“ oder "Tipping".

Beim Ticking ist das Haar dreifach gebändert und zeigt unten und an der Spitze das Eumelanin-Pigment und in der Mitte einen schmalen Streifen des Phäomelanin-Pigments.

Beim Tipping ist das Haar nur zweifach gebändert und zeigt oben eine Farbe der Phäomelaninreihe und unten eine Farbe der Eumelaninreihe.

In den ventralen Haaren (Bauch) ist ASIP während des gesamten Haarwachstumszyklus aktiv, in diesen Bereichen werden in den Melanozyten der Haarpapille ausschließlich Phäomelanosomen gebildet, dadurch entsteht der Bauchstreifen in der Phäomelaninfarbe.

Der Bauchstreifen in der Phäomelaninfarbe soll beim Agouti/Argente schmal und klar begrenzt sein und von der Seite nicht sichtbar.


Das Agouti-/Argente Allel A ist komplett dominant über die Allele ar, at und a und sorgt dafür, dass beide Pigmentarten in den dorsalen Haaren sichtbar werden. Ein Eumelanin-Pigment und ein Phäomelanin-Pigment.

Einzige Bedingung ist die Präsenz von den Allelen E oder ep für den MC-1 Rezeptor.

Bei homozygotem Vorliegen von Allel ee kann aufgrund des fehlenden MC-1 Rezeptors kein Eumelanin gebildet werden, es bildet sich ein einfarbiges Meerschweinchen aus der Phäomelaninreihe, was ein "verdeckter Agouti/Argente" sein kann!

Das Argentetier stellt einen „unvollständigen“ Agouti dar.

Häufig haben die Argentes deutlich mehr Tipping als Ticking, sie können aber auch vollständig durchgetickt sein.

Im EE-Standard ist bei den Argentes ausdrücklich ein Ticking erwünscht. Natürlich haben die Argentes auch einen schmalen Bauchstreifen.

Argentes werden die Agoutis  in den Farben Slate, Lilac, Coffee, Beige, Lavendel, Caramell, Flieder und Isabell in Bezug auf die Eumelanin-Pigmentreihe genannt. Dazu kommt natürlich immer eine Farbe aus der Phäomelaninreihe.  

Goldagouti (Schwarz-Rot-Agouti)

A. B. C. D. E. P. rnrn S.
Grauagouti (Schwarz-Buff-Agouti)

A. B. ckck D. E. P. rnrn S.
Lemonagouti (Schwarz-Creme-Agouti)

A. B. ckcr/ckca D. E. P. rnrn S.
Silberagouti (Schwarz-Weiß-Agouti)

A. B. crcr D. E. P. rnrn S.
Orangeagouti (Schokolade-Gold-Agouti)

A. bb C. D. E. P. rnrn S.
Buffagouti (Schokolade-Buff-Agouti), nicht anerkannt

A. bb ckck D. E. P. rnrn S.
Cremeagouti (Schokolade-Creme-Agouti)

A. bb ckcr/ckca D. E. P. rnrn S.
Cinnamonagouti (Schokolade-Weiß-Agouti)

A. bb crcr D. E. P. rnrn S.
Lilac-Gold-Argente (früher Salmagouti)

A. B. C. D. E. pp rnrn S.
Beige-Gold-Argente

A. bb C. D. E. pp rnrn S.

ar = Solidagouti-/Solidargente Allel

Das Solidagouti/Argente Allel (ar) ist rezessiv zum Agouti-/Argente Allel (A), aber dominant zum Nonagouti Allel (a).

Zum Allel at verhält er sich wahrscheinlich kodominant, das heißt beide Faktoren kommen zur Erscheinung, dass bewirkt einen Solidagouti-Tan-Mix. Genau geklärt ist der molekulare Hintergrund hier aber nicht!

Das Solidagouti/argente Allel (ar) sorgt ebenfalls dafür, dass beide Pigmentarten (Eumelanin und Phäomelanin) in den Haaren sichtbar werden, wenn ein MC-1 Rezeptor (Allel E oder ep) in der Melanozytenmembran vorliegt.

Das „Ticking“ ist aber sehr viel feiner. Das Haar ist gebändert und zeigt unten und an der Spitze eine Farbe aus dem  Eumelanin-Pigment und in der Mitte einen schmalen Streifen des Phäomelanin-Pigments.

Im Gegensatz zu den Agouti-/Argentetieren (A) konkurriert ASIP mit MSH auch in den ventral gelegenen Haaren am Bauch, sodass auch hier die Haare abwechselnd Eumelanin und Phäomelanin bilden und gebändert sind.

Die Solidagouti-/argentes (ar) besitzen also im Gegensatz zu den Agoutis/Argentes (A) keinen Bauchstreifen.

Dadurch, dass das Ticking feiner ist, wirken die Tiere sehr viel dunkler als die Agouti/Argentetiere.

Solidargentes werden die Solids der Farben Slate, Lilac, Coffee, Beige Lavendel, Caramell, Flieder und Isabell genannt. Diese dürfen neben dem Ticking auch ein Tipping haben.

Solid Cinnamonagouti (Solid Schokolade-Weiß-Agouti)


ar. bb crcr D. E. P. rnrn S.
Solid Blau-Weiß-Agouti


ar. B. crcr dd E. P. rnrn S.
Solid Slate-Weiß-Argente


ar. B. crcr D. E. prpr rnrn S.
Solid Goldagouti (Soild Schwarz-Rot-Agouti)


ar. B. C. D. E. P. rnrn S.


at = Tan/Lux/Otter/Fox Allel

Das Tan/Lux/Otter/Fox Allel (at) ist rezessiv zum Agouti Allel A, wahrscheinlich kodominant zum Solidagouti Allel ar und dominant zum Nonagouti Allel (a).

Auch beim Tan/Lux/Otter/Fox Allel (at) wird das Protein ASIP gebildet.

Bei diesem Allel zeigen die Tiere in einzelnen Haaren an den Flanken ein Tipping, in den ventralen Haaren am Bauch wird nur Phäomelanin gebildet, sodass ein Bauchstreifen entsteht. 

Der Bauchstreifen beim Tan/Lux/Otter/Fox soll breiter sein als beim Agouti/Argente und von der Seite sichtbar.

Außerdem sorgt das Allel at dafür, dass eine Phäomelaninfarbe um die Augen (Augenringe), um die Nase und das Kinn (Nasen-Kinneinfassung), an den Ohren (Ohrflecken), und an den Füßen (Fußzeichnung) sichtbar wird. Der Rest des Tieres zeigt ein Pigment aus der Eumelaninreihe.


Für die Farbbezeichnungen hat sich im EE-Standard auch im Deutschen die englische Bezeichnung durchgesetzt, sodass aus Schwarz ein Black, aus Schokolade ein Chocolate, aus Blau ein Blue wird.

Kombinationen von Schwarz (Black); Slate; Lilac; Blau (Blue); Schokolade (Chocolate); Coffee und Beige mit Rot oder Gold nennt man Tan.

Black Tan

 
at. B. C. D. E. P. rnrn S.
Chocolate Tan

 at. bb C. D. E. P. rnrn S. 
Coffee Tan

at. bb C. D. E. prpr rnrn S.
Blue Tan

at. B. C. dd E. P. rnrn S.

In der Nomenklatur hat sich durchgesetzt, dass man nur bei Vorhandensein von Schwarz die Farbe aus der Phäomelaninreihe auch Rot nennt.

Es wäre also ein Schwarz-Rot-Tan, aber ein Schokolade-Gold-Tan.

Siehe auch Goldagouti (Schwarz-Rot-Agouti)  im Gegensatz zu Orangeagouti (Schokolade-Gold-Agouti). 

Es gibt also keine Kombinationen aus Schokolade, Slate, Coffee, Lilac, Beige, Blau, Feh, Lavendel, Caramell, Flieder, Isabell mit Rot.

Bei diesen Farben wird aus dem Rot immer ein Gold!

Kombinationen von Schwarz (Black); Slate; Lilac; Blau (Blue); Schokolade (Chocolate); Coffee und Beige mit Buff nennt man Lux.

Kombinationen von Schwarz (Black); Slate; Lilac; Blau (Blue); Schokolade (Chocolate); Coffee und Beige mit Creme nennt man Otter.

Black Otter

at. B. ckcr/ckca D. E. P. rnrn S.

Kombinationen von Schwarz (Black); Slate; Lilac; Blau (Blue); Schokolade (Chocolate); Coffee und Beige mit Weiß nennt man Fox.

Hier gibt es eine weitere Ausnahme: Tiere aus Schwarz und Weiß heißen nicht Black Fox, sondern Silver Fox.

Silver Fox

at. B. crcr D. E. P. rnrn S.

Chocolate Fox

at. bb crcr D. E. P. rnrn S.

Coffee Fox

at. bb crcr D. E. prpr rnrn S.

a =  Nonagouti Allel

Das Nonagouti Allel (a) ist rezessiv zu allen anderen Allelen (A, ar, at) und kommt nur zur Ausprägung, wenn er homozygot, reinerbig also aa vorliegt.

Das Protein ASIP wird nicht gebildet und nur MSH bindet an den MC-1 Rezeptor!

Das Pigment aus der Eumelaninreihe liegt bei Vorhandensein von Allel E (vorhandener MC-1 Rezeptor) ohne Ticking und Tipping und ohne Tan/Lux/Otter/Fox Zeichnung vor.

Blau

aa B. C. dd E. P. rnrn S.
Schokolade

aa bb C. D. E. P. rnrn S.

Bei nicht vorhandenem MC-1 Rezeptor (Allele ee) bildet sich ein einfarbiges Meerschweinchen aus der Phäomelaninreihe.

Rot


aa B. C. D. ee P. rnrn S.
Buff

aa bb cdcd D. ee P. rnrn S.

Allel ep bewirkt das beide Pigmente, Phäomelanin und Eumelanin auf dem Tier sichtbar werden.

Einige Melanozyten können bei diesem Allel den MC-1 Rezeptor bilden, diese machen dann Eumelanosomen.

Andere Melanozyten können keinen MC-1 Rezeptor bilden, können also nur Phäomelanosomen herstellen.

Schildpatt

aa B. C. D. ep. P. rnrn S.
Magpie Schwarz

aa B. crcr D. ep. P. rnrn S.

 

 

Der TRP-Genlokus (B/b); Black/Brown

Das TRP-Gen mit seinen zwei Allelen (B/b) beinhaltet den Bauplan für die Tyrosinase-verwandten Proteine (TRP= Tyrosinase-related-Protein), das TR-Protein 1- und TR-Protein 2. Üblicherweise kürzt man die Proteine mit TRP 1 und TRP 2 ab.

TRP 1: (5,6-Dihydroxyindol-2-carbonsäure-oxidase) ist ein Enzym aus 513 Aminosäuren, was die Reaktion von 5,6 Dihydroxyindolcarboxlysäure (DHICA) zu Indol-5,6-quinoncarboxlysäure katalysiert. Indol-5,6-quinoncarboxylsäure polymerisiert dann zu Eumelanin.

TRP 2: (Dopachrom-Tautomerase) ist ein Enzym aus 498 Aminosäuren und katalysiert die Reaktion von Dopachrom in 5,6,Dihydroxyindolcarboxylsäure (DHICA). Außerdem ähnelt es der Tyrosinase und hat eventuell eigene katalytische Aktivität.

Beide Proteine stabilisieren außerdem die Tyrosinase (Toyofuka et al. 2001)

Beim dominanten Allel B können beide Proteine fehlerfrei hergestellt werden, das Eumelanin wird dicht und gleichmäßig in den Melanosomen angeordnet, so dass sie schwarz und eiförmig sind.

Hierfür sind die TRP 1 und TRP 2 zuständig.

Das Allel B kann homozygot BB oder heterozygot Bb vorliegen.

Da B komplett dominant zu b ist, reicht ein Allel B für die Bildung der TRP 1 und TRP 2 völlig aus.

Bei homozygotem Vorliegen von dem Allel b, also Genotyp bb werden die Proteine TRP1 und TRP 2 nicht gebildet.

Chemisch bildet sich dann nur Indol 5,6,-quinon und nicht Indol 5,6-quinoncarboxlysäure. Dadurch sind die Melanosomen aufgelockert und das Eumelanin weniger dicht gepackt.

Licht wird anders absorbiert und reflektiert und die Farben Schokolade, Coffe, Beige oder Mocca entstehen.

Auch die Augen werden heller (Feueraugen), da die oberen Schichten der Bindehaut keine Melanosomen mehr enthalten und die Melanosomen der Melanozyten der Iris ebenfalls aufgelockert sind.

Die Bildung von Phäomelanosomen (rot-gelbes Pigment) ist von den Allelen B/b nicht betroffen, da die TRP 1 und TRP 2 nur für die Synthese von Eumelanosomen benötigt werden (siehe oben, Produktion von Melanosomen).            

B ist komplett dominant zu b.

BB = Schwarz; in Verbindung mit pr Slate mit p Lilac, mit d Blau

bb = Schokolade; in Verbindung mit pr Coffee, mit p Beige, mit d Mocca

Bb = Schwarz; Slate, Lilac oder Blau (trägt aber Schokolade, Coffee, Beige oder Mocca)

Schwarz

aa
B. C. D. E. P. rnrn S. 
Schokolade

aa bb C. D. E. P. rnrn S.
Slate

aa B. C. D. E. prpr rnrn S.
Coffee (nicht anerkannt)

aa bb C. D. E. prpr rnrn S.
Lilac

aa B. C. D. E. pp rnrn S. 
Beige

aa bb C. D. E. pp rnrn S.
Blau

aa B. C. dd E. P. rnrn S.
Mocca (nicht anerkannt)


aa bb C. dd E. P. rnrn S.

Es gibt viele Hinweise dafür, dass die TR-Proteine, insbesondere das TR-2 Protein eine eigene katalytische Aktivität ähnlich der Tyrosinase hat und z.B. für die Eumelanosomen Produktion bei fehlendem MC-1 Rezeptor (Gentyp ee) eine Rolle spielt.

 
                Creme mit schwarzem Eumelanin an den Ohren           Buff mit schwarzem Eumelanin an den Fußsohlen und Krallen       

                      ?? B. ckcr/ckca D. ee P. rnrn S.                          ?? B. ckck/cdcd D. ee P. rnrn S.

Das gilt z.B. für die Eumelanin Pigmentierung der Ohren bei Vorhandensein von einem dominanten Allel B bei einfarbigen Tieren der Phäomelaninreihe, z.B. Creme oder Buff.

 

 

Der Tyrosinase-Genlokus (CCF C ckCF ck cdCF cd crCF cr caCF ca);

Colouration-oder Chinchilla

Das Tyrosinase-Gen mit seinen verschiedenen Allelen  (CCF C ckCF ck cdCFcd crCFcr caCFca) beinhaltet den Bauplan für das Protein/Enzym Tyrosinase.

Tyrosinase ist ein Protein/Enzym was aus 511 Aminosäuren besteht und 1895 von Bourquelot und Bertrand entdeckt wurde.

Tyrosinase ist das Schlüsselenzym sowohl für die Phäomelaninbildung, als auch für die Eumelaninbildung, wobei die Phäomelanosomenbildung viel stärker von Veränderungen der Tyrosinase betroffen ist als die Eumelanosomenbildung, da hier:

1. Keine allosterische Verstärkung der Tyrosinase durch cAMP stattfindet (Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor)

2. Keine verstärkte Genexpression des Tyrosinasegens stattfindet (Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor).

Veränderungen in der Menge an gebildeter Tyrosinase (Allele cd, cr, ca) wirken sich also in erster Linie auf die Bildung von Phäomelanosomen aus, weniger auf die Bildung von Eumelanosomen.

Kann genetisch bedingt keine Tyrosinase gebildet werden (Genotyp: bb caca ee)  entsteht ein weißes Tier mit roten Augen, d.h. es wird kein Pigment mehr in den Melanozyten gebildet, weder Eumelanin noch Phäomelanin, die Melanozyten sind aber sehr wohl vorhanden.

Lediglich bei Vorhandensein von TRP-2 (Allel B) kann es zu leichter Pigmentierung an den Ohren kommen, da in den Ohren das Temperaturoptimum der Tyrosinase 35 C° herrscht und das TR-2 Protein wahrscheinlich eigene katalytische Aktivität ähnlich der Tyrosinase besitzt. Siehe auch oben.

Weiß ist das Fehlen jeglichen Pigments sowohl aus der Phäomelanin- als auch aus der Eumelaninreihe. Weiß ist im Grunde keine Farbe, Weiß entsteht bei uns im Auge, wenn alle farbsensitiven Sinneszellen aktiviert werden, da Weiß kein Licht absorbiert, sondern alle Wellenlängen des Lichts reflektiert.

Die rosa Haut und Krallenfarbe und die roten Augen dieser Meerschweinchen entsteht durch Hämoglobin, der rote Blutfarbstoff in den Erythrozyten (rote Blutzellen), aber nicht durch ein Pigment in den Melanozyten, denn dort wird kein Pigment gebildet!

Die Farbe Weiß r.e. (Gentyp bb caca ee) hat kein Pigment, weder Phäomelanin noch

Eumelanin!

Die Farbe Weiß d.e. hat bedingt durch das Allel P nur noch wenige Eumelanosomen im

retinalen Pigementepithel. Dadurch ist das Auge etwas dunkler.

Ein weniger funktionsfähiges Enzym Tyrosinase kann in Abstufungen zum Teilverlust von Pigmentierung in der Phäomelaninreihe führen.

Buff

?? bb cdcd D. ee P. rnrn S.
Creme, dunkle Augen

?? bb cdcr/cdca D. ee P. rnrn S.

Sewall Wright definierte 1925 die Allele des Tyrosinase-Genlokus (C-Reihe) beim Meerschweinchen (Wright, 1925):

C = volle Farbe

ck und cd = Verdünnung der vollen Farbe

cr = weiß

ca = Albino

Das Allel CF für California ist ein Allel, welches 2012 aus Peru importiert und in unsere Meerschweinchen mit eingekreuzt wurde.

 

Der Tyrisinase-Genlokus (C-Reihe) in Bezug auf die Phäomelaninreihe

C =  volle Farbe, Rot oder Gold.

Rot gibt es nur in Kombination mit Schwarz, also BB oder Bb.

Bei bb (Schokolade) wird es immer Gold genannt, das hat der Standard mal so definiert.

Auch bei den Eumelaninfarben Slate, Blau, Lilac, Coffee, Beige, Mocca, Lavendel, Caramell, Flieder und Isabell wird aus dem Rot ein Gold.

C ist komplett dominant zu allen anderen Allelen (Wright, 1925).

B. CC ee = Rot

bb CC ee = Gold

Cck ee = Rot oder Gold (je nach B oder b); trägt aber Buff/Safran

Ccd ee = Rot oder Gold (je nach B oder b); trägt aber Buff/Safran

Ccr ee = Rot oder Gold (je nach B oder b); trägt aber Weiß d.e.

Cca ee = Rot oder Gold (je nach B oder b); trägt aber Weiß r.e.

Trägereigenschaften kommen bei Dominanz von C nicht zur Geltung, da ein Allel C für die Bildung einer voll funktionfähigen Tyrosinase ausreicht!

Das Tyrosinase Gen ist vermutlich das Gen mit den meisten Allelen, also mit den meisten Variationen. 

Beim Menschen sind in diesem Gen über 78 Allele bekannt, bei der Maus über 100.

Diese Allele unterscheiden sich z.B. nur durch eine einzige Base in der DNA, sogenannte

Punktmutationen.

Es ist sehr wahrscheinlich, dass auch das Meerschweinchen auf diesem Gen mindestens 50

verschiedene Allele besitzt.

Aufgrund dieser wahrscheinlich hohen Allelanzahl kommt es immer wieder zu sehr vielen verschiedenen Farbtönen innerhalb der Phäomelaninfarben, die dann häufig unter Meerschweinchenzüchtern auf Trägereigenschaften, also z.B. Ccd zurück geführt werden. 

Das stimmt aber nicht, denn ein C reicht für die volle Funktionalität der Tyrosinase völlig aus!

Es ist insbesondere also bei bei Rot und Gold sehr darauf zu achten, das man mit farbintensiven Tieren züchtet, die ein „starkes“ Allel C haben und somit eine voll funktionfähige Tyrosinase bilden können!

Ein helles Gold oder helles Rot hat nichts mit Trägereigenschaften zu tun, denn C ist immer komplett dominant zu allen anderen Allelen!

Wenn ich ein helles Rot, oder ein helles Gold habe, dann habe ich eben auch kein Allel C, sondern ein Allel c1 oder c2, denn wir müssen davon ausgehen, dass es auf diesem Genlokus auch beim Meerschweinchen bestimmt an die 50 Allele gibt!

Rot

?? B. C. D. ee P. rnrn S.

Gold, dunkle Augen

 ?? bb C. D. ee P. rnrn S.
Gold, rote Augen

?? bb C. D. ee pp rnrn S.

Die Allele ck, cd, cr und ca folgen alle einen intermediärem Erbgang, d.h. ohne Allel C auf dem anderen Chromosom kommt es immer zu einem Teilverlust von Pigmentierung der Phäomelaninreihe durch ein mehr oder weniger funktionierendes Enzym Tyrosinase.

Die Farben werden also im Gegensatz zu Rot und Gold immer aufgehellter.

Das Allel ck scheint zu dem Allel cd beim Meerschweinchen in Bezug auf die Phäomelaninreihe keinen Effekt auf den Phänotyp zu haben. (Wright, 1925). 

Einfarbige Tiere in den Phäomelaninfarben Buff, Safran, Creme und Weiß züchtet man

mit dem Allel b (Genotyp bb), damit die Tyrosinase-related Proteine 1 und 2 nicht

gebildet werden. Diese machen nämlich sonst eine Eumelaninproduktion (Schwarz) an dem

Temperaturoptimierten Akren (Ohren, Fußsohlen, Krallen)



Creme, d.e. (?? B. cdcr D. ee P. rnrn S.)


Buff (?? B. cdcd D. ee P. rnrn S.)

bb ckck ee= Buff; in Verbindung mit p: Safran;  (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)

bb ckcd ee= Buff; in Verbindung mit p: Safran;  (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)

bb cdcd ee= Buff; in Verbindung mit p: Safran;  (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)

bb ckcr ee= Creme; in Verbindung mit p: Creme, rote Augen;  (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)

bb cdcr ee= Creme; in Verbindung mit p: Creme, rote Augen;  (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)

bb ckca ee= Creme; in Verbindung mit p: Creme, rote Augen; (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)  

bb cdca ee= Creme; in Verbindung mit p: Creme, rote Augen; (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)  

bb crcr ee P.= Weiß, dunkle Augen; (im Auge befinden sich bedingt durch Allel P noch Melnosomen im retinalen Pigmentepithel, die Melanozyten in der Iris können keine Eumelanosomen mehr bilden; bei Allel p ist das Auge von einem caca Auge phänotypisch nicht zu unterscheiden)

bb crca ee P.= Weiß mit fast roten Augen oder leicht bläulichen Augen (Kollagenfasern im Auge vermitteln häufig diesen Farbeindruck)

bb caca ee= Weiß, rote Augen; keine Tyrosinaseaktivität mehr messbar; Okulocutaner Albinismus Typ 1a (OCA1a).

Buff

?? bb ckck/ckcd/cdcd D. ee P. rnrn S.
Safran

?? bb ckck/ckcd/cdcd D. ee pp rnrn S.
Creme, dunkle Augen

?? bb ckcr/cdcr/ckca/cdca D. ee P. rnrn S.    
Creme, rote Augen

?? bb ckcr/cdcr/ckca/cdca D. ee pp rnrn S.
Weiß, dunkle Augen

?? bb crcr D. ee P. rnrn S.  
Weiß, rote Augen

 ?? bb caca D. ee P. rnrn S. oder ?? bb crcr D. ee pp rnrn S.

Ein Tier, was nur eine Farbe der Phäomelaninreihe zeigt muss vom Genotyp her ee sein, d.h. es wird kein MC-1 Rezeptor gebildet, MSH kann nicht binden und die für die Eumelaninproduktion wichtige Signalkaskade mit Bildung von cAMP findet nicht statt.

Ist jetzt das Enzym Tyrosinase durch die Allele cd, cr und ca in seiner Funktion eingeschränkt, bilden sich die aufgehellten Farben Buff/Safran, Creme und Weiß der Phäomelaninreihe.



Wie aber weiter oben bereits beschrieben, liegt der optimale pH-Wert für die Tyrosinase bei 7,0 und die optimale Temperatur bei 35 C°. (Zaidi et al. 2015). Diese Temperatur liegt üblicherweise in den Akren (Nase, Ohren, Füße) vor, deshalb kann hier bei den Farben Rot und Gold sogar Eumelanin gebildet werden, bei Rot - Schwarz, bei Gold - Schokolade.

Beim Himalaya Meerschweinchen spielt dieses Temperaturoptimum der Tyrosinase ebenfalls eine große Rolle.

Hier findet sich zwar bedingt durch das homozygote Vorliegen des Allels caca keine messbare Aktivität der Tyrosinase mehr, dies gilt aber nur für die nicht-apikale Haut (Körper).

In der apikalen Haut (Akren; Nase; Ohren; Füße) befindet sich das Temperaturoptimum von 35°C für die Tyrosinase und bei vorhandenem MC-1 Rezeptor (E) kommt es nach Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor zu einem 2-5 fachen Anstiegs der Transkription des Tyrosinase Gen Allels ca.

Durch diesen Anstieg der Transkription des Gens caca kommt es wahrscheinlich zu kleinen Restbildungen des Enzyms Tyrosinase.

Diese Restbildungen werden jetzt weiterhin durch die Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor durch die Bildung von cAMP aktiviert, was zu einer 6-50 fachen Aktivierung der "Resttyrosinase" führt.

Diese "Resttyrosinase" kann aber nur in den Temperatur optimierten Bereichen (Ohren, Nase, Füße) Eumelanin bilden, in den warmen Bereichen kann weder Phäomelanin, noch Eumelanin gebildet werden.

Diese Verstärkung von Restaktivitäten (Transkriptionssteigerung des Gens) des Enzyms Tyrosinase durch cAMP und das Temperaturoptimum von 35 C° reichen offensichtlich aus, um die Eumelaninproduktion in den Akren beim Himalaya Meerschweinchen hervorzurufen.

Das Himalaya Meerschweinchen entspricht der Definition eines Temperatur-sensitivem

Oculocutanem Albinismus Typ1TS (OCA-1TS)
, hier bildet sich Tyrosinase, welche bei

zentraler Körpertemperatur inaktiv ist, bei etwas tieferen Temperaturen aber eine

Restaktivität aufweist und in den kälteren Regionen zu einer Eumelaninproduktion führt
.


Himalaya Schwarz

aa B. caca D. E. P. rnrn S.                             
Himalaya Schokolade

aa bb caca D. E. P. rnrn S.

Der vorhandene MC-1 Rezeptor (Allel E oder ep) mit Bindung von MSH und Freisetzung von cAMP, was katalytisch auf die Restaktivität der Tyrosinase wirkt, ist beim Himalaya Meerschweinchen ganz entscheidend für die Eumelaninproduktion.

Ohne vorhandenen MC-1 Rezeptor ( Allel ee), d.h. ohne Signalkaskade und Freisetzung von cAMP und und ohne TR-Proteine (bb)  ist bei dem Genotyp caca keine Tyrosinaseaktivität mehr messbar, trotz Temperaturoptimum in den Akren.

Das Meerschweinchen bleibt weiß, die Augen sind rot, es werden keinerlei Pigmente gebildet, die rosa Hautfarbe und die roten Augen entstehen durch den roten Blutfarbstoff Hämoglobin.

Weiß, rote Augen

?? bb caca D./dd ee P./pr/p rnrn/Rnrn S./ss

Eine nicht messbare Tyrosinaseaktivität entspricht der Definition eines Oculocutanem Albinismus Typ1a (OCA-1a), ein sogenannter Tyrosinase negativer Albinismus! 

Oculus steht für Auge, Cutis heißt Haut.

 

Alle Albinismusformen werden so abgekürzt, da man den Albinismus in erster Linie am Auge

und an der Haut sieht!

 

Bei diesem Albinismustyp (OCA 1a) ist zeitlebens keine Phäomelanin- und Eumelaninbildung möglich.

 

Der OCA-1a Albinismus wird also nicht, wie immer wieder auf diversen Seiten und in Büchern 

behauptet wird, definiert durch das Allel c, was es ja angeblich beim Meerschweinchen nicht

gibt, sondern die Definiton eines OCA-1a ist wissenschaftlich gesehen eine nicht messbare

Tyrosinaseaktivität in den Melanozyten!

 

Da wir in einem weißen Meerschweinchen mit roten Augen keinerlei Tyrosinaseaktiviät messen 

können, es sei denn wir haben TR-2 Protein (Allel B), erfüllt ein weißes Meerscheinchen mit 

roten Augen die Definition eines OCA-1a Albinismus und ist ein Albino!

 

 

Der Tyrosinase-Genlokus (C-Reihe) in Bezug auf die Eumelaninreihe

Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor (MC-1 Gen; E-Genlokus) führt zu Bildung von cAMP und allosterischer Aktivierung des Enzyms Tyrosinase, das jetzt eine 6-50 Mal höhere Aktivität besitzt (Iozumi et al. 1993, Robbins et al. 1993).

Bindung von MSH an den Rezeptor induziert ebenfalls einen 2-5 fachen Anstieg der Transkription des Tyrosinase-Gens (C-Genlokus) (Robbins et al. 1993).

Anstieg der Transkription heißt, dass dieses Gen jetzt viel öfter abgelesen wird und damit viel mehr von dem Enzym Tyrosinase gebildet wird.


Es steht also jetzt viel mehr Tyrosinase zur Verfügung (Erhöhung der Transkription) und zu dem ist das Enzym durch cAMP aktiviert, was ihm selber eine 6-50 Mal höhere Aktivität verleiht. Sind diese Vorausetzungen geschaffen, kommt es nun nach Hydroxilierung von Tyrosin zu L-DOPA  und anschließender Oxidation zu Dopaquinon durch das Enzym Tyrosinase nicht zur Anlagerung von Cystein (Phäomelaninbildung), sondern zu Bildung von Dopachrom und unter Einwirkung verschiedener anderer Proteine (Enzyme) kann nun über verschiedene Schritte Eumelanin hergestellt werden.

Für die Bildung von Eumelanin in Eumelanosomen sind mehrere zusätzliche Eiweiße (Proteine) außer Tyrosinase notwendig:

P-Protein: (wird über die verschiedenen Allele des P-Genlokus (P, pr, p) bestimmt); reguliert den pH-Wert in Melanosomen und ist am Transport verschiedener Proteine (u.a. der Tyrosinase) beteiligt (Sturm, 2006); außerdem Aktivierung und Stabilisierung der Tyrosinase.

Tyrosinase-verwandte Proteine: (TRP=Tyrosinase-related-Protein), das TRP-1 und TRP-2 (werden über die verschiedenen Allele des B-Genlokus (B,b) bestimmt);

TRP-2 katalysiert die Reaktion von Dopachrom in Dihydroxyindolcarboxylsäure (DHICA);

TRP-1 katalysiert die Reaktion Dihydroxyindolcarboxlysäure (DHICA) zu Indol-5,6-quinoncarboxlysäure; außerdem Stabilisierung der Tyrosinase (Toyofuka et al. 2001).

Die TR-Proteine haben sehr wahrscheinlich eine eigene katalytische Funktion, ähnlich der Tyrosinase, da sie 40% Struktur Homologie mit dem Enzym Tyrosinase besitzen.

MAT-Protein, auch AIM-Protein: (wird über die Allele des SLC45A2-Gen, auch MATP-Gen genannt bestimmt; Allele beim Meerschweinchen noch nicht bekannt) Transport der Tyrosinase in die Melanosomen und Aufrechterhaltung es melanosomalen pH-Wertes. Außerdem Regulation des TR-1 Proteins.

OA-1 Protein: (Allele beim Meerschweinchen meines Wissens noch nicht bekannt); Organisation des Eumelanosomes, Sensor für die Größe der Melanosomen.


Die Bildung von Eumelanosomen ist von den Variationen im Tyrosinase-Gen viel weniger betroffen, als die Bildung von Phäomelanosomen, da durch die Bindung von MSH an den MC-1 Rezeptor eine Verstärkung der Tyrosinase stattfindet und andere Proteine (TR-Proteine  und P Protein) ebenfalls an der Bildung von Eumelanosomen beteiligt sind.

C ist komplett dominant zu allen anderen Allelen (Wright, 1925).

CC = volle Farbe Eumelanin 

Cck = volle Farbe Eumelanin; trägt aber abgeschwächte Aktivität der Tyrosinase 

Ccd = volle Farbe Eumelanin; trägt aber abgeschwächte Aktivität der Tyrosinase

Ccr = volle Farbe Eumelanin; trägt aber abgeschwächte Aktivität der Tyrosinase    

Cca = voll Farbe Eumelanin; trägt aber abgeschwächte Aktivität der Tyrosinase

Trägereigenschaften kommen bei Dominanz von C nicht zur Geltung!

Die Allele ck, cd, cr und ca folgen alle einen intermediärem Erbgang, d.h. ohne Allel C kommt es immer zu einem mehr oder weniger funtionierendem Enzym Tyrosinase.

Die Farben der Eumelaninreihe werden also im Gegensatz zu voller Farbe (Allel C) häufig etwas aufgehellter, was man vor allem in der Unterfarbe sieht.

Das Allel ck hat im Gegensatz zu dem Allel cd bei der Bildung von Eumelanosomen eine große Bedeutung.

Sewall Wright beschrieb das 1925 folgendermaßen:

ck: wenig Verdünnung auf Eumelanin, starke Verdünnung auf Phäomelanin

cd: starke Verdünnung sowohl auf Eumelanin und Phäomelanin

ckck E.= wahrscheinlich volle Farbe Eumelanin; evtl. Unterfarbe insbesondere bei Schwarz heller (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)

ckcd E.= keine volle Farbe Eumelanin; Unterfarbe insbesondere bei Schwarz heller (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)

cdcd E.= keine volle Farbe Eumelanin; Unterfarbe insbesondere bei Schwarz heller (Aktivität von Tyrosinase, aber abgeschwächt)

ckcr E.=  etwas aufgehellte Farbe Eumelanin; Unterfarbe insbesondere bei Schwarz wahrscheinlich etwas heller 

cdcr E.=   deutlich aufgehellte Farbe Eumelanin; Unterfarbe insbesondere bei Schwarz heller

ckca E.= etwas aufgehellte Farbe Eumelanin; Unterfarbe insbesondere bei Schwarz wahrscheinlich etwas heller

cdca E.= deutlich aufgehellte Farbe Eumelanin; Unterfarbe insbesondere bei Schwarz heller 

crcr E.=  aufgehellte Farbe Eumelanin; Unterfarbe insbesondere bei Schwarz sehr wahrscheinlich heller    

crca E.Marder/Sable (aufgehellte Grundfarbe der Eumelaninreihe mit dunklerer Maske, Ohren und Pfoten, da hier in den Akren das Temperaturoptimum der Tyrosinase herrscht)

caca E.= Himalaya (nur noch in den Akren (Nase, Ohren, Füße) kann aufgrund des Temperaturoptimums der Tyrosinase Eumelanin hergestellt werden,  in den Melanozyten der nicht apikalen Haut wird kein Melanin  (weder Phäomelanin noch Eumelanin) gebildet.

Aufgehellte schwarze Tiere, verursacht durch abgeschwächte Aktivität der Tyrosinase (cd, cr, ca) werden auch als Sepia (helles Schwarz) bezeichnet, diese Farbe ist allerdings im Standard nicht anerkannt.

Bei Tieren, die phänotypisch sowohl eine Farbe der Eumelaninreihe, als auch eine Farbe der Phäomelaninreihe zeigen, sieht man sehr deutlich, dass die Bildung von Phäomelanosomen viel mehr von den Allelen cd, cr und ca betroffen ist, als die Bildung von Eumelanosomen.

Bei der Eumelaninfarbe ist meist lediglich eine hellere Unterfarbe zu erkennen, die Phäomelaninfarbe dagegen ist deutlich aufgehellt (Buff, Creme, Weiß). Bei den Farben Buff und Creme sollte man mit dem Allel ck und nicht mit den Allel cd züchten, im Phänotyp daran erkennbar, dass ck deutlich weniger Aufhellungseffekt auf die Eumelanin Synthese hat, als Allel cd. Das Allel ck macht die Eumelaninfarbe also dunkler!

Harlekin Schwarz-Creme

aa B. ckcr/ckca D. ep. P. rnrn S.   
Schwarz-Creme-Weiß

aa B. ckcr D. ep. P. rnrn S.
Magpie Schwarz-Weiß

aa B. crcr D. ep. P. rnrn S.
Himalaya Schwarz

aa B. caca D. E. P. rnrn S.

Grauagouti (Schwarz-Buff-Agouti)

A. B. ckck D. E. P. rnrn S.  
Lemonagouti (Schwarz-Creme-Agouti)

A. B. ckcr/ckca D. E. P. rnrn S. 
Silberagouti (Schwarz-Weiß-Agouti)

A. B. crcr D. E. P. rnrn S. 

Black Otter

at. B. ckcr/ckca D. E. P. rnrn S.  
Silver Fox

at. B. crcr D. E. P. rnrn S.

Die California
Zeichnung bezeichnet die Abzeichenfärbung am Kopf (birnenförmige Maske und Ohren), sowie der Extremitäten und Genitalien und dem Kehlfleck.



Die Abzeichenfärbung is
t immer eine Farbe der Eumelaninreihe
(Schwarz, Schokolade, Blau, Mocca, Slate, Coffee, Lilac, Beige, Lavendel, Caramell, Flieder, Isabell), die Körperfärbung ist üblicherweise eine Farbe der Phäomelaninreihe (Rot, Gold, Buff, Safran, Creme, Weiß)aber auch Agouti und Zweifarbig und Dreifarbig mit Weiß sind möglich.

Tiere deren
Körperfarbe eine Farbe der Eumelaninreihe zeigen, haben keine sichtbaren
Abzeichen, z.B. Schwarz California Schwarz

Im Standard wird derzeit angenommen, das es sich hierbei um ein neues Gen handelt, allerdings wird das zu bildene Protein nicht genannt.


Ich persönlich glaube nicht, dass es sich hier um ein neues Gen handelt, sondern lediglich um ein neues Allel, also eine neue Variation und zwar eine weitere Variation, ein weiteres Allel im C-Gen, dem Tyrosinase-Gen, welches für das Protein Tyrosinase kodiert.

Warum ich das glaube:

Es gibt bei Kaninchen die sogenannten Sables. Der Siamese Sable sieht aus wie ein  Rot California Schwarz. Das Sable Allel cchl ist ein Allel des C-Gens, kodiert also für das Protein Tyrosinase.

Bei den Point Katzen sind es die Allele cb für Burma und Allel cs für Siam. Beides sind Allele des C-Gens, kodieren also für die Tyrosinase.

Die Tyrosinase arbeitet am besten bei 35 Grad Celsius, diese Temperatur haben wir typischerweise in den sogenannten Akren (Nase, Ohren, Füße = California Zeichnung) und diese Temparaturabhängige Eumelaninproduktion, und nichts anderes ist ja die Californiazeichnung, ist ganz typisch für das Protein/Enzym Tyrosinase. Es kann sich also nur um ein neues Allel im C-Genlokus handeln.

Ich kürze dieses Allel mit CF ab hänge es einfach an die bekannten Allele als Zusatz ran. Da es dominant ist, tritt die typische Eumelanin Californiazeichnung immer in Erscheinung, wenn CF an einem der C-Allele dran hängt. Bei homozygotem Genotyp bekommen wir einen völlig überzeichneten California. 

Allele im C-Gen mit California (CCF C ckCF ck cdCF cd crCF cr caCF ca)

Weiß California Schwarz 

?? B. crCFcr D. ee P. rnrn S.


Solid Buffagouti California Schokolade
ar. bb ckCFck D. E. P. rnrn S.


Rot California Schwarz (Überzeichnet homozygot)

?? B CCFCCF D. ee P. rnrn S.


Gold California Schokolade (trägt aber Buff)

??. bb CCFcd D. ee P. rnrn S.


Gold California Schokolade (trägt Buff, CF diesmal auf dem Buff, aber C ist dominant, deshalb Gold)

??. bb C cdCF D. ee P. rnrn S.


Wer mir das Protein nennen kann, für das das K-Gen (California) kodiert, der kann mich

überzeugen, das es das auch wirklich gibt
.


Aber die Fakten sprechen nun mal mehr für weitere Allele im C-Gen, dem Tyrosinase Gen. Und da es wie schon gesagt, hier bestimmt mindestens 50 Allele gibt, kommen wir mit dem California Allel der Wahrheit nur ein Stückchen näher!









Der D-Genlokus (D/d); Dilution


Dieses Gen beinnhaltet den Bauplan für die Proteine MLPH (Melanophilin)Rab27 und Myosin Va, wobei entweder nur eins der Proteine betroffen sein kann oder mehrere oder alle.

Myosin Va ist ein Protein, was zur Gruppe der Aktin-basierten Motorproteinen gehört. Myosin kann mit Aktin interagieren und ist in den Melanozyten am Transport der fertigen Melanosomen zu den Dendriten beteiligt. Myosin Va bildet einen Komplex mit MLPH und Rab-27.

Melanophilin (MLPH) ist ein Transportprotein welches einen Komplex mit Myosin Va und Rab 27 bildet und Melanosomen transportiert.

Rab-27 ist ebenfalls ein Transportprotein, welches zusammen mit MLPH und Myosin Va am Transport der Melanosomen im Melanozyten beteiligt ist.




Es sind bisher zwei Allele des D-Gens beim Meerschweinchen bekannt:

D = volle Funktionalität der Transportproteine

d = eingeschränkte Funktionalität entweder aller oder einzelner Transportproteine, z.B. dem Myosin Va oder MLPH


Liegt ein Allel D vor, wird dieser Komplex einwandfrei gebildet, die Eumelanosomen und Phäomelanosomen können problemlos an die Aktinfilamente verteilt werden und zu den Dendriten der Melanozyten gelangen, um dort an umliegende Hautzellen verteilt zu werden.

Beim homozygoten Vorliegen der Allele dd kommt es zu Störungen entweder aller Moleküle, oder einzelner Moleküle, wie z.B. nur dem Myosin Va, was wahrscheinlich beim Meerschweinchen und beim Kaninchen der Fall ist.

Durch Störungen im Mysin Va (Genotyp dd) verklumpen die Eumelanosomen bei der Übergabe an Aktinfilamente, es kommt ebenfalls zu Verklumpungen der Eumelanosomen in der Haarrinde.

 
Haar bei aa B. C. D. E. P. rnrn S.                      und Haar bei aa B. C. dd E. P. rnrn S.

Durch die Konzentration in unregelmäßigen Gruppierungen wird die Lichtabsorption vermindert und schwarzes Fell erscheint grau.

Aus Schwarz wird Blau, aus Slate wird Lavendel.


Schwarz
 
aa B. C. D. E. P. rnrn S. 
Blau

aa B. C. dd E. P. rnrn S. 
Slate

aa B. C. D. E. prpr rnrn S. 
Lavendel

aa B. C. dd E. prpr rnrn S. 
 
Da die Eumelanosomen viel größer sind als die Phäomelanosomen, verklumpen sie auch viel eher als die kleinen Phäomelanosomen, weshalb bei alleiniger Störung des Proteins Myosin Va eine Aufhellung der Farben der Phäomelaninreihe unwahrscheinlich ist, oder es nur zu minimalen Veränderungen (Farbe wirkt matter) der Phäomelanosomen kommt.

Der Verein MFD (Meerschweinchenfreunde Deutschland) bezeichnet die Farben der Phäomelaninreihe im MFD Standard bei homozygotem Vorliegen von den Allelen dd folgendermaßen:

Aus Rot (B. C. D. ee) wird Amber (B. C. dd ee)

Aus Gold (bb C. D. ee) wird Bronze (bb C. dd ee)

Aus Buff/Safran (bb cdcd D. ee) wird Mandarine (bb cdcd dd ee)

Aus Creme (bb cdcr/cdca D. ee) wird Champagner (bb cdcr/cdca dd ee)

Im EE Standard ist Blau bisher nur mit Weiß standardisiert.

Wenn jede einzelne Farbe der Phäomelaninreihe im EE Standard mit dd standardisiert werden soll, dann machen wir meiner Meinung nach ein Faß ohne Boden auf.

Und wollen wir dann eigentlich die Phäomelaninfarben mit dd wieder nur in Kombination mit bb, also ohne TR-Proteine, die uns sonst nämlich gerne mal die Eumelaninpigmentierung an den Ohren machen?

Und wollen wir dann die Phäomelaninfarben mit B und dd anders nennen, als die Phäomelaninfarben mit bb und dd?



Amber (?? B. C. dd ee P. rnrn S.)

Bronze (?? bb C. dd ee P. rnrn S.

Mandarine (?? B. cdcd/ckck dd ee P. rnrn S.)

? (?? bb cdcd/ckck dd ee P. rnrn S)

Champagner (?? B. cdcr/cdca/ckcr/ckca dd ee P. rnrn S.)

? (?? bb cdcr/cdca/ckcr/ckca dd ee P. rnrn S.)


Ich persönlich finde, dass die Unterschiede in der Phäomelaninreihe zu gering sind, um daraus eine eigene Farbe zu 

machen. Für mich ist es nur logisch, diese Farbe Gold, Buff, Creme, Weiß zu nennen, da die Farbe Rot ausschließlich 

in Kombination mit Schwarz benutzt wird.

Das Gold bei Blau oder Lavendel ist etwas matter, als bei Slate oder Schokolade, sonst ergeben sich für mich keine Unterschiede.



Blau-Gold-Weiß
aa B. dd ep. P. rnrn S.


Blau-Gold-Weiß
aa B. dd ep. P. rnrn S.


Slate-Gold-Weiß
aa B. D. ep. prpr rnrn S.

Bei Katzen verursacht das veränderte Gen eine Mutation von MLPH, es sind drei Allele bekannt (D, Dm, d).

Bei Veränderungen des Moleküls MLPH verklumpen bei der Katze auch die kleinen Phäomelanosomen, aus Rot wird Creme.

Diese Variationen scheinen aber beim Meerschweinchen keine Rolle zu spielen, denn Amber (MFD-Bezeichnung) unterscheidet sich nur minimal von Gold. (Farbe wirkt etwas matter).

Beim Hund scheint ebenfalls das MLPH Transportprotein betroffen zu sein und hellt die Farbe Schwarz zu Blau auf.

Bei einem Teil der durch das Dilute-Gen aufgehellten Tiere (dd) ist die Mutation mit

Haarausfall und Veränderungen der Haarwurzeln verbunden (siehe auch Blue-dog-Syndrom).


Da nicht alle Rassen, bei denen das homozygote Gen dd vorkommt betroffen ist, wird vermutet, dass  noch eine weiteres, bisher unbekanntes Allel des MLPH-Gens vorliegen muss.


Beim Menschen verursacht das Vorliegen des homozygoten Alles dd das Griscelli-Syndrom.





Der Melanocortin 1 Rezeptor (MC-1)-Genlokus

(E/ep/e) Extension = Ausbreitung

Dieses Gen beinnhaltet den Bauplan für das Transmembranprotein Melanocortin-1-Rezeptor (MC-1-Rezeptor).

Melanocortinrezeptoren sind eine Gruppe von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, die die Wirkungen der Melanocortine (MSH) und Adrenocortine (ACTH)- weitervermitteln.

Der MC-1 Rezeptor besteht aus 317 Aminosäuren und befindet sich nur in der Membran von Melanozyten.



Zwei Proteine können an den MC-1 Rezeptor binden:

MSH (Melanozyten-stimulierendes Hormon) aus der Adenphypophyse. Bindung von MSH löst eine komplexe Signalkaskade aus, die zur Aktivierung von Tyrosinase in Melanosomen führt und damit zur Bildung von Eumelanosomen führt.

ASIP (Agouti-signaling-Protein) aus Keratinozyten (Hautzellen). Wird gebildet bei Vorliegen der Allele A, ar und at. Bindung von ASIP an den Rezeptor löst keine Signalkaskade aus und führt nicht zu einer weiteren Aktivierung der Tyrosinase und führt damit zur Bildung von Phäomelanosomen.


Es sind bisher drei Allele des MC-1 Gens beim Meerschweinchen bekannt:


E = volle Ausbildung des Rezeptors auf Membranen der Melanozyten in der Haut und in der Haarpapille

ep = nicht alle Melanozyten der Haut und der Haarpapille haben den Rezeptor

e = der Rezeptor ist auf Melanozyten in der Haut und in der Haarpapille nicht vorhanden


Die Melanozyten im Auge haben hier offensichtlich eine "Sonderpositon", da auch bei Vorliegem des Genotyps ee Eumelanin in den Melanozyten im Auge gebildet werden kann.

Die genauen molekularen Zusammenhänge sind hier nicht vollständig untersucht, aber Vermutungen gehen dahin, dass im Auge auch an den MC-5 Rezeptor MSH binden kann und dann Eumelanin gebildet werden kann.





Allel E = volle Ausbildung des MC-1-Rezeptors

E ist komplett dominant zu ep und e, daher sollte bei Unklarheiten im Genotyp immer ein Punkt hinter dem E gesetzt werden


EE = volle Ausbildung des MC-1 Rezeptors


Eep = volle Ausbildung des MC-1 Rezeptors, trägt aber das Gen für "nicht volle Ausprägung" des Rezeptors


Ee = volle Ausbildung des MC-1 Rezeptors, trägt aber das Gen für "keine" Rezeptorbildung


Schwarz

aa B. C. D. E. P. rnrn S.
Goldagouti (Schwarz-Rot-Agouti)

A. B. C. D. E. P. rnrn S.
Cinnanmonagouti

A. bb crcr D. E. P. rnrn S.

Bei Vorliegen von einem Allel E kommt es zur MC-1 Rezeptor Bildung auf Melanozytenmembranen der Melanozyten in der Haut und in der Haarpapille.

MSH (Melanozyten stimulierendes Hormon) kann binden und führt zur Aktivierung von Tyrosinase (C-Genlokus) und es kommt zur Produktion von Eumelanosomen, z.B. ein einfarbig schwarzes Meerschweinchen.

Bei Vorliegen der Allele A, ar, at konkurriert MSH (Melanozyten stimulierendes Hormon) mit ASIP (Agouti-signaling Protein) an dem MC-1 Rezeptor der Melanozyten in der Haarpapille. Die Melanozyten der Haarpapille produzieren abwechselnd Eumelanin und Phäomelanin, was zu einer Bänderung der Haare führt, z.B. ein Goldagouti (Schwarz-Rot-Agouti) oder Cinnamonagouti (Schokolade-Weiß-Agouti).




Holländer Schwarz

aa B. C. D. E. P. rnrn ss

Einfarbige Meerschweinchen der Eumelaninreihe kann man auch zusammen mit dem Scheckungallel ss zusammen züchten, dann entstehen zweifarbige Meerschweinchen, die eine Eumelaninfarbe haben und durch das Scheckungsallel bedingt weiße Farbfelder haben.

Eine ganz besondere Variante dieser zweifarbigen Meerschweinchen nennt sich Holländerzeichnung, die sich aus den Kopfplatten, der Bandzeichnung und den Manschetten zusammen setzt. Die Kopfplatten sollen an beiden Seiten oval Auge und Ohr umfassen. Im Nacken sollen sich beide Kopfplatten berühren, die Form der Blesse wird von den Kopfplatten bestimmt. Die Bandzeichnung beginnt möglichst in der Körpermitte. Die Trennlinie zwischen den beiden Farben soll in einer geraden Linie rundum den Körper laufen und scharf angegrenzt sein. Manschettehn nennt man die Weißzeichnung der Hinterfüße, optimalerweise bis zur Fußmitte.




Allel ep = keine volle Ausbildung des MC-1-Rezeptors auf allen Melanozyten

ep ist rezessiv zu E, zu e verhält es sich wahrscheinlich intermediär.

epep = nicht alle Melanozyten tragen den MC-1 Rezeptor

epe = nicht alle Melanozyten tragen den MC-1 Rezeptor, trägt Allel für "keine" Rezeptorbildung


Die Melanozyten in der Haut und in der Haarpapille, die Eumelanin produzieren tragen den MC-1 Rezeptor, die Melanozyten, die Melanozyten, die Phäomelanin produzieren, tragen ihn nicht.

Dadurch ergeben sich "zweifarbige" Meerschweinchen", die sowohl eine Farbe der Eumelaninreihe (schwarz-braun) als auch eine der Phäomelaninreihe (rot-gelb) zeigen.


Dabei gibt es drei Erscheinungsvarianten:

Brindle: das Tier zeigt immer ein Haar der Eumelaninreihe neben einem Haar der Phäomelaninreihe und idealerweise keine Farbfelder

Schildpattmuster (Farbfelder): gleichmäßige Verteilung von scharfbegrenzten, möglichst gleich großen Feldern in beiden Farben (Eumelanin und Phäomelanin). Idealerweise sollte von der Nase bis zur Hinterhand eine gedachte Linie sowohl über den Rücken, als auch am Bauch erkennbar sein, an der sich möglichst immer zwei andersfarbige Felder gegenüberstehen. Möglichst kein Brindle.

Magpie/Harlekin: gleichmäßige Verteilung von scharf begrenzten, möglichst gleich großen Feldern in beiden Farben (Eumelanin und Phäomelanin) und beide Farben auch als Brindle. Idealerweise sollte von der Nase bis zur Hinterhand eine gedachte Linie sowohl über den Rücken als auch am Bauch erkennbar sein, an der sich möglichst immer zwei andersfarbige Felder gegenüberstehen.


Brindle Schwarz Rot
aa B. C. D. ep. P. rnrn S.
(zeigt noch sehr viele Farbfelder)
Schildpatt (Schwarz Rot)

aa B. C. D. ep. P. rnrn S.
Harlekin (Schwarz Creme)
aa B. ckcr/ckca D. ep. P. rnrn S.
Magpie Schwarz

aa B. crcr D. ep. P. rnrn S.


Da diese Erscheinungsvarianten genetisch immer gleich sind, ist gerade bei diesen Tieren genau zu selektieren.

Wenn Brindle gewünscht ist, kreuze ich keine Tiere mit Farbfelder ein und umgekehrt!

Magpies und Harlekins, die phänotypisch Beides (Brindle und Farbfelder) mit einer gedachten Mittellinie zeigen sind extrem schwer zu züchten, können aber optisch sehr imponieren, so wie das unten gezeigte Tier.

Magpie Schwarz



aa B. crcr D. ep. P. rnrn S.

Bei Magpie ist die Phäomelaninfarbe immer weiß, die Eumelaninfarbe kann theoretisch alle Farben der Eumelaninreihe zeigen, besonders häufig sieht man Magpie Schwarz und Magpie Schokolade, aber möglich wäre natürlich auch ein Magpie Blau oder Magpie Slate.

Wenn der Agouti/Argentefaktor vorhanden ist, wird in den Eumelaninhaaren zusätzlich noch Phäomelanin durch ASIP (Agouti-signaling-Protein) gebildet.

Es entsteht z.B. ein Magpie Silberagouti (Magpie Schwarz-Weiß-Agouti)  oder ein Magpie Cinnamonagouti (Magpie Schokolade-Weiß-Agouti)




Harlekin Schwarz Creme

aa B. ckcr/ckca D. ep. P. rnrn S.
Harlekin Schwarz Creme

aa B. ckcr/ckca D. ep. P. rnrn S.

Beim Harlekin können zwei im EE Standard standardisierte Farben (eine Eumelaninfarbe und eine Phäomelaninfarbe) außer weiß vorliegen, besonders häufig sieht man Harlekin Schwarz Creme und Harlekin Schwarz Buff.

Wenn der Agouti/Argentefaktor vorhanden ist, wird in den Eumelaninhaaren zusätzlich noch Phäomelanin durch ASIP (Agouti-signaling-Protein) gebildet.

Es entsteht z.B. ein Harlekin Cremeagouti (Harlekin Schokolade-Creme-Agouti)  oder ein
Harlekin Slate-Gold-Argente.



Zweifarbige Meerschweinchen mit genetischem Hintergrund ep züchtet man auch gerne zusammen mit dem Scheckungsallel ss, sodass dreifarbige Meerschweinchen entstehen.

Dies allerdings nicht bei Brindle und auch nicht bei Magpie oder Harlekin, sondern nur bei den

Meerschweinchen mit Schildpatt/Farbfeldermuster.

Schildpatt Weiß  (Schwarz-Rot-Weiß)
aa B. C. D. ep. P. rnrn ss
Lilac-Safran-Weiß

aa B. ckck D. ep. pp rnrn ss
Schokolade-Gold-Weiß

aa bb C. D. ep. P. rnrn ss
Goldagouti-Rot-Weiß

A. B. C. D. ep. P. rnrn ss
Slate-Gold-Weiß

aa B. C. D. ep. prpr rnrn ss
Solid Slate-Gold-Argente-Gold-Weiß

ar. B. C. D. ep. prpr rnrn ss






Allel e = keine Ausbildung des MC-1 Rezeptors auf Melanozyten der Haare und der Haarpapille

e ist rezessiv zu E und wahrscheinlich intermediär zu ep und kommt nur zur Ausprägung, wenn das Allel homozygot ee vorliegt.

ee = keine Ausbildung des MC-1 Rezeptors auf Melanozyten der Haut und der Haarpapille.

Die Melanozyten im Auge können Eumelanin bilden, die genauen molekularen Zusammenhänge sind hier noch nicht geklärt.

Wenn kein MC-1 Rezeptor auf der Melanozytenmembran vorhanden ist, kann MSH (Melanozyten stimulierendes Hormon) nicht binden, die Tyrosinase kann nicht weiter aktiviert werden, an Dopachinon wird Cystein gebunden, es bildet sich eine Farbe aus der Phäomelaninreihe (rot-gelbe Farbreihe).

Liegt zusätzlich eine Variation im Tyrosinase Gen (C-Genlokus) vor, kommt es zu abgeschwächter Aktivität der Tyrosinase und zu Aufhellungen im Phäomelanin (Buff/Creme) bis hin zum Fehlen von Phäomelanin (Weiß)

Rot

?? B. C. D. ee P. rnrn S.
Gold, d.e.

?? bb C. D. ee P. rnrn S.
Buff

?? bb cdcd D. ee P. rnrn S.
Creme, d.e.

?? bb cdcr/cdca D. ee P. rnrn S.
Weiß, d.e.
?? bb crcr D. ee P. rnrn S.

Warum schreibt man im Genotyp bei einfarbigen Meerschweinchen der Phäomelaninreihe bei den Allelen der A-Reihe gerne ein Fragezeichen?

Weil man den Genotyp im Phänotyp nicht erkennen kann.

Einfarbige Meerschweinchen der Phäomelaninreihe können theoretisch jedes Allel der A-Reihe dort stehen haben, also sowohl A, als auch ar, als auch at oder a. Sie sehen phänotypisch alle gleich aus!

Das kommt daher, das bei den Allelen A, ar und at zwar ASIP (Agouti-signaling-Protein) gebildet wird, dieses Protein aber ja auch an den MC-1 Rezeptor bindet und dieser Rezeptor ist bei den einfarbigen Meerschweinchen der Phäomelaninreihe nicht vorhanden.

Die Allele A, ar und at der A-Reihe sieht man nur, wenn ein MC-1 Rezeptor auf den Melanozyten vorhanden ist, also bei Allel E oder ep. Nur dann kann auch Eumelanin gebildet werden und die Bänderung der Haare wird sichtbar.

Deshalb sagt man bei einfarbigen Tieren der Phäomelaninreihe auch gerne, dass sie "verdeckte Agouti-/Argentes, verdeckte Solid Agouti-/Argentes oder verdeckte Tans sein können, da man diese Allele im Phänotyp nicht sieht.

Gold-Weiß

?? bb C. D. ee P. rnrn ss

Einfarbige Tiere der Phäomelaninreihe züchtet man auch gerne zusammen mit dem Scheckungsallel (Genotyp ss), dann erhält man zweifarbige Tiere, die eine Farbe der Phäomelaninreihe zeigen und weiße Farbfelder, die durch das Scheckungsallel s verursacht werden, z.B. Gold-Weiß. Selbstverständlich können auch diese zweifarbigen Tiere "verdeckte Agoutis" sein.



Der P-Genlokus, auch BEY2, EYCL oder OCA2 Gen

genannt (P/pr/p) Pale = blass

Dieses Gen beinnhaltet den Bauplan für das P-Protein, welches auch unter vielen anderen Namen zu finden ist, wie z.B. Melanocyte-specific Transporter Protein oder Pink-Eyed Dilution Protein Homolog.

Das P-Protein besteht aus 838 Aminosäuren und ist ein Membranprotein in Melansosomen.

Die genaue Funktion vom P-Protein ist bis heute nicht in allen Einzelheiten geklärt, allerdings scheint es an der Bildung von Eumelanosomen beteiligt zu sein und vor allem am Transport von Tyrosinase und anderen melanosomalen Proteinen.

Außerdem scheint es an der Stabilisierung des pH-Wertes in Eumelansomen beteiligt zu sein und an der Aktivierung und Stabilisierung der Tyrosinase.

P-Protein spielt nur bei der Bildung von Eumelanosomen eine Rolle, die Bildung von

Phäomelansomen scheint auch ohne P-Protein (Genotyp pp) in den Melanozyten der Haut 

und der Haarpapille abzulaufen.

Es sind bisher drei Allele des P Gens beim Meerschweinchen bekannt:


P = volle Funktionalität des P-Proteins

pr = eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins

p = fast vollständig eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins (Melanozyten der Haut und

der Haarpapille können noch Eumelanin Lilac und Beige bilden. Im Auge wird kein Eumelanin

mehr gebildet.




Allel P = volle Funktionalität des P-Proteins

Allel P ist komplett dominant zu Allel pr und Allel p, daher sollte bei Unklarheiten im Genotyp immer ein Punkt hinter dem P gesetzt werden.

PP = volle Funktionalität des P-Proteins

Ppr = volle Funktionalität des P-Proteins, trägt aber das Gen für "eingeschränkte Funktionalität" des Proteins

Pp = volle Funktionalität des P-Proteins, trägt aber das Gen für "fast vollständig eingeschränkte Funktionalität" des Proteins



Volle Funktionalität des P-Proteins finden wir bei den Eumelaninfarben

Schwarz, Schokolade, Blau und Mocca.


Schwarz

 aa B. C. D. E. P. rnrn S.
Schokolade

aa bb C. D. E. P. rnrn S.
Blau

aa B. C. dd E. P. rnrn S.
Goldagouti

A. B. C. D. E. P. rnrn S.
Orangeagouti

A. bb C. D. E. P. rnrn S.
Blau-Weiß-Agouti

A. B. crcr dd E. P. rnrn S.
Schildpatt mit Weiß

aa B. C. D. ep. P. rnrn S.
Schokolade-Gold-Weiß

aa bb C. D. ep. P. rnrn S.
Blau-Gold-Weiß

aa B. C. dd ep. P. rnrn S.

Im Auge sorgt das P-Protein vor allem für das Einlagern von Melansomen in das retinale Pigmentepithel.

Dieses erscheint dann schwarz durch eingelagerte Melanosomen (blauer Pfeil)



Regenbogenhaut (Iris) bei einem schwarzen Meerschweinchen. P-Protein sorgt für das dichte Einlagern von Melansomen in das retinale Pigmentepithel (RPE) und auch zusammen mit einer voll funktionsfähigen Tyrosinase (Allel C) für reichlich Melanozyten im Stroma der Iris (Regenbogenhaut)



Allel pr = eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins


Allel pr ist rezessiv zu P und intermediär zu p.

prpr = eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins

prp = noch mehr eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins, sogenannte "Schweber".


Eine eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins finden wir bei den Farben Slate,

Coffee, Lavendel und Caramell
.

  
Slate Tan

at. B. C. D. E. prpr rnrn S.
Coffee Tan

at. bb C. D. E. prpr rnrn S.
Lavendel-Weiß

aa B. C. dd E. prpr rnrn ss

Ein erheblicher Anteil der Tyrosinase gelangt bei Vorliegen von Allel pr (Genotyp prpr) nicht in die

Melanosomen und steht damit für die Bildung von Eumelanin nicht zur Verfügung, aus Schwarz wird

Slate, aus Blau
wird Lavendel.


Die Farbe Slate soll aus einem Grauton mit leicht bläulichem Schimmer bestehen ohne jeden Braunton.

Die Augen sollen so dunklel wie möglich sein (Rubinaugen)

Die Ohren, Fußsohlen und Krallen sollen ebenfalls so dunkel wie möglich sein (fast schwarz)



Fehlen dann noch die TR-Proteine 1 und 2 (Genotyp bb prpr), dann bekommen wir das Schoko-Slate,

das Coffee, oder bei Lavendel das Caramell (Genotyp bb dd prpr).

   


Die Farbe Coffee soll aus einem warmen Braunton bestehen, wie Milchkaffee

Die Augen sollen so dunklel wie möglich sein (sind durch die aufgelockerten Melanosomen im Stroma

etwas heller als bei Slate)


Die Ohren, Fußsohlen und Krallen sollen ebenfalls so dunkel wie möglich sein (fast schokolade)


Im Auge sorgt das Allel pr mit eingeschränkter Funktionalität des P-Protein dafür, dass viel weniger

Melansosomen in das retinale Pigmentepithel (RPE) eingelagert werden und diese teilweise verklumpen
.


  

Regenbogenhaut (Iris) bei einem schwarzen Meerschweinchen (Allel P). P-Protein sorgt für das dichte Einlagern von Melansomen (Pfeil) in das retinale Pigmentepithel (RPE) und auch zusammen mit einer voll funktionsfähigen Tyrosinase (Allel C) für reichlich Melanozyten im Stroma der Iris.

Regenbogenhaut (Iris) bei einem slate Meerschweinchen (Allel prpr). Eingeschränkte  Funktionalität des P-Protein sorgt für viel weniger Melansomen (Pfeil) im retinalen Pigmentepithel (RPE) und diese verklumpen miteinander. Auch im Stroma der Iris sind sehr viel weniger Melanozyten.

Da die Allel pr und p einem intermediären Erbgang folgen, bekommen wir beim Genotyp prp eine

"Mischung" aus Slate und Lilac, bzw. Coffe und Beige.


Die "Schweber" fallen häufig durch fast rote Augen auf, bei Vorhandensein von dunklem

Eumelaninpigment an den Ohren, Krallen und Fußsohlen.

Slate/Lilac-Gold-Weiß

aa B. C. D. ep. prp rnrn ss
Slate-Gold-Weiß

aa B. C. D. ep. prpr rnrn ss
Slate/Lilac-Gold-Weiß

aa B. C. D. ep. prp rnrn ss



Allel p = fast vollständig eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins


Allel p ist rezessiv zu P und intermediär zu pr.

prp = stark eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins, sogenannte "Schweber"

pp = fast vollständig eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins in den Melanozyten der Haut und der Haare. Im Auge ist keinerlei Eumelanin mehr nachweisbar.


Eine fast vollständig eingeschränkte Funktionalität des P-Proteins finden wir bei den

Farben Lilac, Beige, Flieder und Isabell


 

Noch viel mehr der Tyrosinase gelangt bei Vorliegen von Allel p (Genotyp pp) nicht in die

Melanosomen und steht damit für die Bildung von Eumelanin nicht zur Verfügung, aus Schwarz wird

Lilac, aus
Blau wird Flieder.


Die Farbe Lilac soll aus einem mittlerem Taubengrau mit rosa Schleier bestehen.

Die Augen sollen kein Pigment mehr enthalten und sind rot.

Die Ohren, Fußsohlen und Krallen sind fleischfarben bzw. hornfarbig.



Fehlen dann noch die TR-Proteine 1 und 2 (Genotyp bb pp), dann bekommen wir das Schoko-Lilac, das

Beige (Genotyp bb D. pp), oder bei Flieder das Isabell (Genotyp bb dd pp).



Die Farbe Beige soll aus einem hellen Braunton bestehen, wie heller Milchkaffee

Die Augen sollen kein Pigment mehr enthalten und sind rot.

Die Ohren, Fußsohlen und Krallen
sind fleischfarben bzw. hornfarbig.
 

Im Auge sorgt das Allel p dafür, dass keine Melansosomen mehr in das retinale Pigmentepithel (RPE)

eingelagert werden und auch keine Melanozyten mehr im Stroma der Iris zu finden sind. Das Auge

erscheint rot, da das Hämoglobin (Farbstoff in den roten Blutkörperchen) den Farbeindruck vermittelt.



Regenbogenhaut (Iris) bei einem schwarzen Meerschweinchen (Allel P). P-Protein sorgt für das dichte Einlagern von Melansomen (Pfeil) in das retinale Pigmentepithel (RPE) und auch zusammen mit einer voll funktionsfähigen Tyrosinase (Allel C) für reichlich Melanozyten im Stroma der Iris.

Regenbogenhaut (Iris) bei einem slate Meerschweinchen (Allel prpr). Eingeschränkte  Funktionalität des P-Protein sorgt für viel weniger Melansomen (Pfeil) im retinalen Pigmentepithel (RPE) und diese verklumpen miteinander. Auch im Stroma der Iris sind sehr viel weniger Melanozyten.

Regenbogenhaut (Iris) bei einem lilac Meerschweinchen (Allel pp). Vollkommender Verlust der Funktionalität des P-Proteins im Auge sorgt dafür, dass keine Melanosomen (Pfeil) mehr im retinalen Pigmentepithel (RPE) zu sehen sind. Auch im Stroma der Iris sind keine Melanozyten mehr vorhanden. Dunkel sind hier angefärbte Zellkerne durch Hämatoxylin.




P-Protein spielt nur bei der Bildung von Eumelanosomen eine Rolle, die Bildung von

Phäomelansomen scheint auch ohne P-Protein (Genotyp pp) in den Melanozyten der Haut 

und der Haarpapille abzulaufen, da wir nur eine sehr viel geringere Aktivität der Tyrosinase für 

die Bildung von Phäomelanosomen brauchen.

Deshalb finden wir bei den Phäomelaninfarben Rot, Gold, Buff, Creme und Weiß auch keine Veränderungen der Hautfarbe und der Haarfarbe wenn wir unterschiedliche Allele des P-Gens vorliegen haben.

Da in den Melanozyten in der Iris (Regenbogenhaut) und in den Melanosomen des retinalen Pigmentepithels nur Eumelanin gebildet wird, sieht man die verschiedenen Allele des P-Gens in den Phäomelaninfarben nur an der Augenfarbe.


Rot (?? B. C. D. ee P. rnrn S.)
Rot r.e. (?? B. C. D. ee pp rnrn S.)

theoretisch möglich, allerdings durch das Fehlende P-Protein (Genotyp pp) keine Eumelaninproduktion (Schwarz) an den Ohren und Fußsohlen möglich, allenfalls Lilac. Phänotypisch sieht ein Rot r.e. wie ein Gold r.e. aus!

Gold, d.e. (?? bb C. D. ee P. rnrn S.)

Gold, r.e. (?? bb C. D. ee pp rnrn S.)

Buff (?? bb cdcd D. ee P. rnrn S.)

Safran (?? bb cdcd D. ee pp rnrn S.)

Creme d.e. (?? bb cdcr/cdca D. ee P. rnrn S.)

Creme r.e. (?? bb cdcr/cdca D. ee pp rnrn S.)

Weiß d.e. (?? bb crcr D. ee P. rnrn S.)

Weiß r.e. (?? bb caca D/d ee P/pr/p rnrn S.)

An der Eumelaninproduktion in den Melanozyten der Iris (Regenbogenhaut) und an der Einlagerung von Melanosomen in das retinale Pigmentepithel scheinen in erster Linie das C-Gen, das B-Gen und das P-Gen wichtig zu sein:

Das C-Gen (Tyrosinase-Gen) mit seinen Allelen (CCF C ckCF ck cdCFcd crCFcr caCFca) kodiert für das Protein Tyrosinase.

Das P-Gen mit seinen Allen (P, pr, p) kodiert für das P-Protein.

Das B-Gen mit seinen Allelen (B, b) kodiert für die TRP1 und TRP2.

Bei Allel ca kann keine Tyrosinase mehr gebildet werden, die Augen sind rot. Da spielen die anderen Allele keine Rolle mehr, da Tyrosinase das Schlüsselenzym ist.

Bei Allel cr kann im Auge offensichtlich nur zusammen mit Allel P noch Rest Eumelanin gebildet werden. Es werden wenige Melanosomen in das retinale Pigmentepithel eingebaut und wenige Melanosomen in den Melanozyten der Iris gebildet.

Bei Allel cr und Allel p ist das Auge rot und vom einem caca Auge nicht zu unterscheiden.

Bei Allel C, Allel cd oder Allel ck zusammen mit Allel p ist das Auge ebenfalls rot, da durch das fehlende P-Protein nur sehr wenig Tyrosinase in die Melanosomen transportiert wird. Dies reicht für eine sichtbare Eumelaninproduktion im Auge nicht mehr aus.

Bei Allel C, Allel ck und Allel cd zusammen mit Allel pr ist das Auge deutlich heller (Rubinauge) als mit

Allel P, enthält aber Melanosomen, sowohl im retinalen Pigmentepithel, als auch in den Melanozyten

der Iris.

Allel B entscheidet darüber, wie dicht gepackt das Eumelanin in den Melanosomen vorliegt. Werden TRP 1 und 2 gebildet (B), ist das Auge dunkler, als mit dem Gentyp bb, wo die TR-Proteine nicht gebildet werden.


Allel P (roter Pfeil) sorgt in erster Linie für die Einlagerung von reichlich Melansomen in das retinale Pigmentepithel (RPE).

Allel C (blauer Pfeil) sorgt für die Einlagerung von reichlich Melansosomen in die Melanozyten der Iris (Regenbogenhaut).

Schokolade (aa bb C. D. E. P. rnrn S.)

Allel P (roter Pfeil) sorgt in erster Linie für die Einlagerung von Melansomen in das retinale Pigmentepithel (RPE).

Allel ck (blauer Pfeil) sorgt für die Einlagerung von weniger Melansosomen in die Melanozyten der Iris (Regenbogenhaut) und auch von weniger Melanosomen im RPE (roter Pfeil).

Schoko-Buff-Weiß (aa bb ckck D. ep. P. rnrn ss)

Allel P (roter Pfeil) sorgt in erster Linie für die Einlagerung von wenigen Melansomen in das retinale Pigmentepithel  (RPE).

Allel cr (blauer Pfeil) sorgt für die Einlagerung von fast gar keinen Melansosomen mehr in die Melanozyten der Iris (Regenbogenhaut) und auch von weniger Melansosomen im RPE (roter Pfeil).

Weiß d.e. (?? bb crcr D. ee. P. rnrn S.)

Allel p (roter Pfeil) sorgt dafür, dass keine Melanosomen mehr in das retinale Pigmentepithel eingebaut werden.

Allel C ist zwar vorhanden, aber durch Allel  p kann allenfalls noch Lilac oder Beige Eumelanin in den Melanosomen der Melanozyten produziert werden. Dieses helle Eumelanin sieht man im Auge nicht - Auge ist rot!

Beige-Gold-Weiß (aa bb C. D. ep. pp rnrn ss)

Da die Augenschnitte in einer Routinefärbung mit Hämatoxylin und Eosin (HE-Färbung) gefärbt werden, sind die Zellkerne dunkel violett gefärbt (nicht verwechseln mit Eumelaninpigment, das ist schwarz!)