M Locus - SILV / PMEL
De merle locus (PMEL gen of SILV gen) is complex, zowel wat betreft het mechanisme als de aard van de mutatie. Het SILV gen codeert voor een glycoproteïne dat in de celmembraan zit. Een van de afbraakproducten van dit glycoproteïne is een bouwsteen van de de structurele matrix van melanosomen (de celorganel waarin pigment wordt gevormd en opgeslagen). Deze matrix helpt zowel bij het behouden van de vorm van de cel als bij de productie van het pigment eumelanine. De mutatie die het merle patroon geeft voegt een blok DNA in dit gen. Dit DNA heeft geen functionele betekenis maar een bevat een gebied dat gelijk is aan het gebied in het originele gen dat het einde van het gen aanduidt. De manier waarop dit vertaald wordt naar mRNA en later naar het eiwit zorgt ervoor dat zowel een korte (functionele) versie als een lange (disfunctionele) versie van het PMEL-eiwit wordt aangemaakt. Als het ingevoegde DNA kort is blijft de kans groot dat het originele PMEL-eiwit wordt gemaakt. Des te langer het ingevoegde stuk DNA is hoe groter de kans is dat er defect PMEL-eiwit wordt gemaakt. Meer defect eiwit betekent dat de celstructuur en de verdeling van pigment in de cel worden beïnvloed. Het pigment ziet er lichter uit.
De cellen waaruit pigmentcellen (melanocyten) worden gevormd (melanoblasten) migreren in het embryo vanuit de neurale lijst (een gebied in de buurt van de toekomstige ruggengraat) naar de diverse gebieden in de huid. Elk van de melanoblasten bepaalt de vachtkleur voor een gebied van de huid.
De merle-mutatie is een zogenaamde SINE — Short Interspersed Nuclear Elements. Een SINE is een soort van parasitair stuk DNA dat ergens in het verleden in het gen is ingevoegd. Het DNA van honden bevat erg veel SINE's; ongeveer 8% van het DNA. Een SINE bestaat uit een kop, lichaam en staart. De staart is een herhaling van bepaalde baseparen. Een SINE is in het algemeen tussen de 50 en 500 baseparen lang. Algemene DNA-tests detecteren alleen het lichaam van de SINE.
Bij honden die door DNA-testen als 'merle' werden aangemerkt maar geen merlepatroon in de vacht vertoonden bleek uit verder onderzoek dat de lengte van de SINE correleerde met bepaalde fenotypen. Korte inserties resulteerden in honden die geen merle vertoonden. Als de merle mutatie niet aanwezig is zal de DNA test voor de lengte van de SINE toch een resultaat opleveren maar het getal is altijd kleiner dan 200 baseparen.
Let op: in de publicatie van Murphy et al wordt de lengte van het herhalende deel van de staart gebruikt. Deze getallen zijn 175 bp lager dan de lengte van de gehele SINE die gebruikt worden door de meeste onderzoekers en laboratoria.
Omdat bepaalde lengtes overeenkomen met een aantal van elkaar te onderscheide fenotypes is er een lijst met "allelen" gemaakt. Hieronder staat de lijst zoals die door Langevin et al is opgemaakt. Niet alle publicaties zijn het hiermee eens maar het wordt momenteel ondersteund door een groot aantal DNA-tests en foto's van verschillende rassen in het onderzoek van Langevin:
m : < 200 bp : niet-merle
Mc : 200-230 bp : Cryptische merle
Mc+ : 231-246 bp : Cryptische+ merle
Ma : 247-254 bp : Atypische merle
Ma+ : 255-264 bp : Atypische+ merle
M : 265-268 bp : Klassieke merle
Mh : 269-280 bp : Harlequin merle
Mutaties met lengtes tot 246 baseparen (de allelen m, Mc en Mc+) geven geen veranderingen in de vachtkleur, behalve Mc+/Mc+ die wat verdunning kan geven. Mh (Harlequin merle) is niet hetzelfde als het Harlequin gen (H)! Het geeft zeer veel variatie in vachtpatronen. Combinaties van Mh met andere allelen kunnen niet van elkaar onderscheiden worden door de patronen die ze produceren. De bovenlimiet van 280 bp is geen harde limiet, er zijn honden bekend met nog langere inserties.
Van gen naar patroon
De cellen die pigmentcellen (melanocyten) vormen komen uit een gebied in het embryo genaamd de neurale lijst. Dit is een gebied in de vroege ontwikkeling van het embryo nabij de structuren die later de ruggengraat vormen. De cellen in de neurale lijst migreren naar diverse gebieden in het lichaam. Tijdens de migratie van de melanoblasten (de voorlopercellen) gaat het kopiëren van gebieden in het DNA met een herhaalde base vaak fout tijdens de celdeling. In veel gevallen wordt het deel met de herhalende basen korter maar soms ook langer. Elke melanoblast bepaalt uiteindelijk de kleur van een deel van het lichaam. Des te eerder in de migratie zo'n replicatiefout optreedt des te groter het gebied met die kleur wordt. Het eindresultaat is een mix van grotere en kleinere gebieden met meer of minder verdunde kleuren.
Dubbel merle
Voordat we iets wisten over de verschillende lengtes van de staart van de SINE's werd gedacht dat honden die homozygoot zijn voor merle vaak gezondheidsproblemen hadden. De allelen met korte staarten veroorzaken echter geen enkel probleem. De combinaties die problematisch kunnen worden zijn: Mc+/Ma+, Ma+/Ma+, Mc+/M, Ma/M, Ma+/M, M/M, m/Mh, Mc/Mh, Mc+/Mh, Ma/Mh, M/Mh and Mh/Mh. Ze produceren zoveel wit in de vacht dat als dit wit bij de ogen en oren zit het gezichtsvermogen of het gehoor aangetast kunnen zijn.
Als je kijkt naar de lijst met problematische combinaties dan kan het samengevat worden als: alle combinaties met harlequin merle (zelfs niet-merle!), klassiek merle met Cryptisch+ of langer, Atypisch+ met Cryptisch+ of langer.
In veel landen is het kruisen van twee merles niet toegestaan. Met de huidige kennis weten we echter dat we bepaalde typen (genitische) merles kunnen combineren zonder kans op gezondheidsproblemen. Een complicerende factor is dat DNA-tests vaak gedaan worden met cellen uit de binnenkant van de mond of met bloed. Net zoals er veranderingen in de lengte van de SINE's kunnen optreden bij de vermenigvuldiging van cellen tijdens de migratie van melanoblasten kunnen mutaties ook optreden bij andere celdelingen. Een deel van de eicellen en spermacellen (de "germ" cellen) kan ook inserties bevatten met een andere lengte dan de meeste lichaamscellen. Maar omdat we meestal niet de "germ" cellen testen (met sperma zou dat kunnen, maar eicellen testen wordt lastig) zou het resultaat van een DNA-test een andere lengte kunnen laten zien dan wat aanwezig is in de voortplantingscellen. Hoewel het inkorten van de SINE waarschijnlijker is dan het verlengen, behoren beide tot de mogelijkheden.
Mozaïcisme
Soms komt de lengte van de insertie die uit een DNA-test komt niet overeen met wat je ziet op een deel van het lichaam. In zo'n geval is het mogelijk dat delen van het lichaam een allel hebben met een andere lengte dan andere delen. Dit effect heet mozaïcisme.
Als je haren verzamelt uit die verschillende delen dan kunnen deze in een laboratorium gebruikt worden om de lengte van het allel te bepalen. In geval van mozaïcisme komen er dan meerdere lengtes terug in de uitslagen (bijv. m/M257/M236).
Hoe te testen
De meeste laboratoria bieden eenvoudige DNA-tests die het lichaam van de insertie kunnen vaststellen. Sommige bieden panels aan met tests voor alle kleurgenen en diverse ziektes. Dit is een goed beginpunt. Als het resultaat laat zien dat een merle gen aanwezig is dan wordt het noodzakelijk om verder te testen op de lengte van de merle mutatie. Slechts enkele laboratoria bieden zo'n test aan, voornamelijk omdat de apparatuur schrikbarend duur is. In zeldzame gevallen (zie mozaïcisme hierboven) is het noodzakelijk om haren te testen uit verschillende delen van de vacht.
Mogelijke allelen:
Zie boven.
Little, Clarence C., The Inheritance of Coat Color in Dogs, Ithaca, New York, Comstock Pub. Associates, 1957.
Brancalion, L., Haase, B. and Wade, C.M. (2022), Canine coat pigmentation genetics: a review. Anim Genet, 53: 3-34. https://doi.org/10.1111/age.13154
Candille SI, Kaelin CB, Cattanach BM, et al. A -defensin mutation causes black coat color in domestic dogs. Science. 2007;318(5855):1418-23. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2906624/
Murphy, Sarah C., Evans, Jacquelyn M., Tsai, Kate L. en Clark, Leigh Anne, Length variations within the Merle retrotransposon of canine PMEL: correlating genotype with phenotype, Mobile DNA20189:26, https://doi.org/10.1186/s13100-018-0131-6
Varga, László; Lénárt, Xénia; Zenke, Petra; Orbán, László; Hudák, Péter; Ninausz, Nóra; Pelles, Zsófia en Szőke, Antal; Being Merle: The Molecular Genetic Background of the Canine Merle Mutation, Genes 2020, 11(6), 660; https://doi.org/10.3390/genes11060660
Langevin, Mary; Synkova, Helena; Jancuskova,Tereza and Pekova, Sona, Merle phenotypes in dogs – SILV SINE insertions from Mc to Mh, September 20, 2018, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0198536