ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В ГЕНЕТИКУ СОБАК

1.1. Что такое ДНК и гены

Основные функции нуклеотидов представлены ниже.

• Хранение и передача генетической информации. Последовательность нуклеотидов (A, T, G, C в ДНК и A, U, G, C в РНК) составляет генетический код.
• Перенос энергии и сигнальные молекулы. Нуклеотиды АТФ (аденозинтрифосфат) — основной энергетический запас клетки. цАМФ (циклический аденозинмонофосфат) — важный вторичный посредник в передаче гормональных сигналов.
• Составные части коферментов. Например, НАД⁺(никотинамидадениндинуклеотид) и ФАД (флавинадениндинуклеотид) участвуют в окислительно-восстановительных реакциях клеточного дыхания.

Примером могут служить:

• Ген инсулина, содержащий точную закодированную информацию, как клетка должна построить белок инсулин, регулирующий уровень сахара в крови. В таком случае, этот ген лишь говорит клетке, как она должна создать белок инсулина.
• Комплекс генов управляет типом меланина, временем и местом его синтеза. Основная регуляция происходит через Ген MC1R (Melanocortin 1 Receptor).

Помимо вышеописанного, в ДНК также заложено не только что необходимо создать, но и когда, где и в каком количестве. Этим, как правило, располагают Промоторы, Энхансеры, Сайленсеры — специальные участки ДНК, которые не кодируют белки, но работают на «переключатели» и «регуляторы интенсивности» для генов. Они определяют, в какой клетке (например, только в мышечной), в какое время (например, только во время развития) и насколько активно будет работать ген.
Структурная и организационная информация содержится в Центромерах и Теломерах — специальных участках, которые обеспечивают корректное удвоение и распределение хромосом при делении клетки. Теломеры защищают концы хромосом от износа. А последовательность упаковки ДНК позволяет контролировать то, как информация будет компактно умещаться в ядре. Часть информации в её структуре определяет то, как она будет намотана на белковые катушки (гистоны) и свёрнута в хромосомы.
Эволюционная и историческая информация обоснованы Изменениями (мутациями) и «Молекулярными ископаемыми».
Изменения (мутации) подразумевают за собой то, что последовательность ДНК несёт в себе следы случайных изменений, которые накапливаются в поколениях. Сравнивая ДНК разных видов, учёные могут восстановить их эволюционное родство.
Молекулярные ископаемые — часть ДНК (часто называемая «эгоистичной» или «мусорной») может содержать остатки древних вирусов или нефункциональных генов, которые когда-либо были активны у наших предков. Летопись истории вида.
Как ДНК воспроизводит эту информацию? Есть 3 ключевых аспекта: репликация, транскрипция и трансляция.

• Репликация (удвоение ДНК). Перед делением клетки двойная спираль ДНК расстегивается, и на каждой старой цепи достраивается новая, комплементарная. Правило комплементарности: «A» всегда связывается с «T», «G» — с «C». Так создаются 2 идентичные копии ДНК, которые передаются дочерним клеткам. Это воспроизводство самой информации.
• Транскрипция (создание копии РНК). Чтобы использовать инструкцию по строительству белка, нужный участок ДНК (ген) переписывается в одноцепочечную молекулу-посредник — матричную РНК (мРНК). Это копирование информации для выноса из ядра.
• Трансляция (синтез белка). мРНК выходит из ядра в цитоплазму, где рибосома считывает её последовательность кодонов и собирает соответствующую цепочку аминокислот, которая сворачивается в рабочий белок. Это реализация (воспроизведение на практике) закодированной информации.

В комплексе, ДНК представляет из себя сложнейшую, компактно упакованную и динамически управляемую базу данных, содержащую полную программу развития, функционирования и воспроизведения живого организма.

1.2. Как работают наследственные признаки

Наследственные признаки работают через сложную систему хранения, передачи и реализации генетической информации, которая закодирована в молекулах ДНК. Наследственные признаки собак работают по тем же фундаментальным законам генетики, что и у всех млекопитающих, но с важным уточнением: чистокровные собаки представляют из себя следствие целенаправленной селекции, когда в замкнутой популяции (породе) закреплены очень специфичные комбинации генов.
Ниже будут описаны ключевые моменты, за счёт которых молекулярный уровень реализуется на внешних признаках.

1. Базовый механизм строится на Аллелях и Локусах.
   Каждый признак (цвет шерсти, форма ушей, рост) кодируется генами. Гены находятся в определённых точках хромосом — локусах. Есть по две копии каждого гена: одна от матери, одна от отца. Варианты одного и того же гена называются аллелями.
   — Если аллели одинаковые — собака гомозиготна по этому признаку;
   — Если разные — гетерозиготная.
2. Доминантность и рецессивность
   Наследование по Менделю, которое часто, — но не всегда, — работает прямолинейно, гласит, что существуют доминантные и рецессивные аллели.
   — Доминантный аллель, обозначаемый заглавной/большой буквой, маскирует рецессивное проявление гена. Достаточно одной копии, чтобы доминантный признак проявился.
   — Рецессивный аллель, обозначаемый строчной/маленькой буквой, проявляется только тогда, когда у собаки две копии этого аллеля (гомозигота по рецессиву).
   Пример на окрасе. B — локус, ген TYRP1.
   B — чёрная пигментация (доминанта);
   b — коричневая пигментация, шоколад (рецессива).
   Если у лабрадора ретривера гетотип Bb — он будет чёрным, но носителем коричневого/шоколадного. И только bb даст шоколадный окрас, видимый рецессивный признак.
3. Типы наследования признаков у собак
   — Моногенное наследование
   Один ген — один признак. Это редкость для сложной внешности, но работает для некоторых заболеваний и базовых «включено/выключено» (+/-) признаков. К примеру, наследственная катаракта.
   — Полигенное наследование
   Полигенное наследование является правилом, а не исключением. Большинство важных признаков, — размер собаки, длина морды, тип шерсти, — контролируются десятками генов одновременно.
   Размер. Рост собаки зависит от комбинации генов IGF 1, IGFBP, GHR, HMGA2 и других. Большие и маленькие породы собак различаются не одним геном роста, а набором вариантов.
   Длина шерсти. Регулируется генами FGF5 и RSPO2. Короткая шерсть — доминантный признак? Не совсем: мутация в FGF5, дающая длинную шерсть, рецессивна, но есть и другие модификаторы, влияющие на конечный вид шерсти.
   — Неполное доминирование и кодоминирование
   Иногда оба аллеля работают вместе. К примеру, у собак породы Бурбуль встречается неполное доминирование по гену MC1R (E-локус), дающее промежуточные оттенки маски.
4. Специфика собак: «Локусы окрасов»
   Исторически генетику собак описывали через буквенные локусы, такие как A, B, C, D, R, K, S, M, I, L. Сейчас мы знаем, какие конкретно гены за ними стоят, но система сохранилась для удобства. Подробнее о локусах окрасов можно узнать из таблицы ниже.
   Гены работают по принципу иерархии. Например, если собака имеет генотип ee (рецессивный рыжий) по E-локусу.
5. Эпистаз: когда один ген «выключает» другой
   Это ключевое понятие для собак. Эпистаз — взаимодействие, при котором один ген подавляет действие другого.
   Классический пример: Окрас «маски» (Em). Ген MC1R (Em) заставляет кончик морды оставаться чёрным, даже если вся собака рыжая.
6. Наследование форм и пропорций
   Представляет из себя сложную полигенику.
   Короткомордость (брахицефалия) у мопсов и бульдогов связана с изменениями в генах BMP3, SMOC2 и многих других. Это результат отбора на одну мутацию, которая дала укорочение лицевых костей.
   Висячие против стоячих ушей — разница в концентрации генов, влияющих на хрящ и коллаген. У волков уши стоячие (дикий тип), висячесть — результат мутаций, закреплённых человеком.
7. Мутации и породные особенности
   Каждая порода — набор специфических мутаций, которые стали нормой, стандартом.
   Голубые глаза у хаски: удвоение участка ДНК рядом с геном ALX4. Это уникальная породная мутация, не связанная с окрасом шерсти.
   Коротконогость (бассет-хаунд, корги): мутация в гене FGF4 (ретротранспозонная вставка). Она нарушает рост длинных костей, оставляя корпус нормальным.
   Полоса на спине у родезийского риджбека: доминантная мутация (удвоение гена FGF3, IGF2BP3 и др.), которая приводит к тому, что полоска шерсти растёт в противоположную сторону.