Prüfung von Hunden: Lokus M (Merle)
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Merlefärbung des Fells bei Hunden
Das Phänomen der Merle, das bei vielen Hunderassen durch phänotypische Veränderungen gekennzeichnet ist, wird seit langem untersucht. Die Mutation wurde erstmals im Jahr 2006 entdeckt. Clark et al. identifizierten eine kurze SINE-Insertion innerhalb des SILV-Pigmentgens. Es ist allgemein bekannt, dass sich SINE-Insertionen in verschiedene Regionen des Genoms einfügen und Veränderungen in der Genausprägung verursachen, ein Gen außer Funktion setzen oder die Entwicklung einer Erbkrankheit auslösen. Diese Eigenschaft könnte sie zu einer der treibenden Kräfte der Evolution machen. Die SINE-Insertion im SILV-Gen führt dazu, dass die Zellen nicht in der Lage sind, normales Pigment zu produzieren. Der Grad der Ausprägung des Phänotyps hängt mit der variablen Länge der PolyA-Sequenz der Insertion zusammen (eine Kette von sich wiederholenden Basenpaaren, die eine Komponente der SINE-Insertion ist). Je länger die PolyA-Sequenz der Insertion ist, desto stärker ist die Ausprägung des Phänotyps zu beobachten.
Die Vererbung von Merle ist autosomal unvollständig dominant. Das dominante Allel kann den Einfluss des rezessiven Allels nicht vollständig unterdrücken, das daher auch teilweise ausgeprägt ist. Die daraus resultierende Farbe und Muster wird dadurch bestimmt, welche Allele der Nachkomme von den Eltern erhält. Die Ausprägung der Merle-Allele variiert von Generation zu Generation, und die Nachkommen unterscheiden sich oft phänotypisch von den Eltern und voneinander. Die polyA-Sequenz kann auch innerhalb einzelner Zellen eines bestimmten Hundes variieren - der Hund erscheint dann als Merle-Mosaik. Da die Merle-Farbe mit Gesundheitsrisiken verbunden ist, ist es sehr wichtig, dass die Züchter konsequent vorgehen und die Verpaarung inkompatibler Individuen vermeiden, da dies zu Nachkommen mit einem Genotyp führen kann, der mit ernsten Gesundheitsproblemen verbunden ist. Zu den Rassen mit einer Merle-Zeichnung gehören: Australian Shepherd, Australian Koolie, Border Collie, Chihuahua, Französische Bulldogge, Dackel, Langhaar Collie, Catahoula Leopard Dog, Miniatur American Shepherd, Miniatur Australian Shepherd, Mudi, Deutsche Dogge, Deutscher Spitz, Prager Ratter, Pyrenäenschäferhund, Sheltie, Welsh Corgi Cardigan, Yorkshire Terrier und andere.
Die Entdeckung der SINE-Insertion im SILV-Gen war sehr grundlegend, aber immer noch unzureichend für ein umfassendes Verständnis von Merle. Langevin et al. (2018) und Murphy et al. (2018) gingen in ihren Studien noch weiter und analysierten Merle. Murphy et al. (2018) erkannten vier Merle-Typen - kryptisch (Mc; 25-55 bp), verdünnt (Md; 66-74 bp), klassisch (M; 78-86 bp) und Harlekin (Mh; 81-105 bp). Langevin et al. (2018) entdeckten insgesamt 7 verschiedene Merle-Allele, die zusammen bis zu 28 verschiedene Allele-Kombinationen ergeben können. Es war ihre Entdeckung, die vielen Züchtern, die bis dahin oft mit unvollständigen und unverständlichen Ergebnissen zu kämpfen hatten, endlich eine sinnvolle Erklärung der Merle-Färbung lieferte.
Allele des Merle-Locus:
- m – kein Merle (Original, keine SINE-Einfügung vorhanden)
- Mc – kryptisches Merle (PolyA-Länge 200 – 230 bp)
- Mc+ – kryptisches Merle + (PolyA-Länge 231 – 246 bp)
- Ma – atypisches Merle (PolyA-Länge 247 – 254 bp)
- Ma+ – atypisches Merle + (PolyA-Länge 255 – 264 bp)
- M – klassisches Merle (PolyA-Länge 265 – 268 bp)
- Mh – Harlekin Merle (polyA Länge 269 – 280 bp)
Kombination von Allelen: m/m, m/Mc, Mc/Mc, Mc/Mc+, m/Mc+, Mc+/Mc+, m/Ma, Mc/Ma, Mc+/Ma, Ma/Ma, m/Ma+, Mc/Ma+, Mc+/Ma+, Ma/Ma+, Ma+/Ma+, m/M, Mc/M, Mc+/M, Ma/M, Ma+/M, M/M, m/Mh, Mc/Mh, Mc+/Mh, Ma/Mh, Ma+/Mh, M/Mh, Mh/ Mh
Es ist sehr wichtig zu wissen, welche Kombination von Allelen der Hund trägt. Einige Kombinationen wurden in der Vergangenheit fälschlicherweise als riskant eingestuft, und die betreffenden Hunde wurden unnötigerweise von der Zucht ausgeschlossen. Dies ist insbesondere beim Mc-Allel der Fall. Ein weiterer Grund ist, dass die Merle-Zeichnung möglicherweise nicht auf den ersten Blick sichtbar ist und der Hund fälschlicherweise als Nicht-Merle eingestuft wird. Ein Beispiel hierfür ist der Locus E, bei dem der Genotyp e/e die Ausprägung der Merle-Farbe unterdrückt, dasselbe gilt für den Locus A und den Genotyp ay/ay. Nur das Mh-Allel kann diese beiden Ausnahmen umgehen und ein schwaches Merle-Muster bei Hunden erzeugen, bei denen Merle durch e/e oder ay/ay maskiert ist. Dann gibt es das Merle-Mosaik, bei dem die Zellen des Hundes einen höheren Prozentsatz an verkürzten Allelen enthalten und der Hund auch mit einem Nicht-Merle-Hund verwechselt werden kann.
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Mc-Allel - kryptisches Merle (Länge von polyA 200 – 230 bp)
Ein Hund, der das Mc-Allel trägt, ist einfarbig. Die Kombination der Allele m/Mc, Mc/Mc hat keinen Einfluss auf den Phänotyp, der Hund zeigt keine Anzeichen einer Merle-Färbung. Das polyA-Ende dieses Allels ist so verkürzt, dass dieses Allel mit seinem Null-Effekt auf den Phänotyp als Nicht-Merle angesehen werden kann. Hunde, die genetisch als m/Mc oder Mc/Mc getestet wurden, können sich mit Hunden paaren, die das M-Allel tragen.
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Mc+ Allel – kryptisches Merle (Länge von polyA 231 – 246 bp)
Die Kombination der Allele Mc/Mc+, m/Mc+, Mc+/Mc+ bringt ebenfalls kein Gesundheitsrisiko mit sich. In den meisten Fällen zeigen die Hunde keine phänotypische Merle-Ausprägung, es gibt keine Veränderung der Fellfarbe oder der Pigmentschattierung. Nur selten kann es bei langhaarigen Rassen zu einer leichten Pigmentveränderung kommen, bei der das Fell leicht verblasst oder eine bräunliche Tönung auftritt, was nicht mit dem Einfluss des B-Locus und des b/b-Genotyps zusammenhängt. Mc/Mc+, m/Mc+, Mc+/Mc+ können mit Individuen gepaart werden, die das M-Allel tragen.
Abb.: Übersicht der Genotypen m/Mc+, Mc+/Mc+ und ihrer möglichen phänotypischen Ausprägungen (Langevin et al. 2018)
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Ma Allel – atypisches Merle (PolyA-Länge 247 – 254 bp)
Das Ma-Allel ist im Phänotyp bereits stärker ausgeprägt. Bei Kombinationen der Allele m/Ma, Mc/Ma und Mc+/Ma kann die Fellfarbe verdünnt erscheinen oder eine bräunliche Tönung aufweisen. Bei langhaarigen Rassen kann eine hellere Unterwolle sichtbar sein. Am Hals, an den Ohren und am Schwanz können leichte Schattierungen auftreten. Der Hund kann blaue Augen haben. Bei der Ma/Ma-Kombination können kleine dunkle Flecken auf dem Fell auf einer hellen Unterwolle erscheinen. Das Ma-Allel kann in Kombination mit Allelen der längeren polyA-Kette möglicherweise weiße Abzeichen auf dem Fell erzeugen. Es wird generell nicht empfohlen, Hunde des Genotyps Ma mit Hunden zu verpaaren, die das Allel M oder Mh tragen.
Abb.: Übersicht der Genotypen m/Ma, Mc/Ma, Ma/Ma und ihrer möglichen phänotypischen Ausprägungen (Langevin et al. 2018).
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Ma+ Allel – atypisches Merle + (PolyA-Länge 255 – 264 bp)
Bei den Allel-Kombinationen m/Ma+ und Mc/Ma+ ist die Merle-Musterung eher schwächer ausgeprägt. Die Farbe ist verdünnt oder bräunlich, mit schattierten Pigmenten. Einige Hunde bleiben jedoch ohne sichtbares Merle-Muster. Die Augen können blau gefärbt sein. Die Variante Mc+/Ma+ weist bereits einen höheren Verdünnungsgrad auf. Die verdünnte Farbe kann von einer kleinen Anzahl kleinerer dunkler Flecken begleitet sein. Das Pigment kann zu weiß gelöscht sein. Mit zunehmender Anzahl der Basen kann eine so genannte Tweed-Färbung auftreten, bei der der Hund größere gleichmäßig gefärbte Bereiche aufweist. Je näher die Anzahl der Ma+ Basen am M-Allel liegt, desto wahrscheinlicher ist es, dass der Hund eine Pigmentdeletion zu weiß aufweist. Ma/Ma+, Ma+/Ma+-Individuen haben meist schon Tweed-Färbung, das Pigment wird zu weiß gelöscht und die Farbe verdünnt. Es wird im Allgemeinen nicht empfohlen, Hunde mit dem Genotyp Ma+ mit Hunden zu verpaaren, die das Allel M oder Mh tragen.
Abb.: Übersicht der Genotypen m/Ma+, Mc/Ma+, Mc+/Ma+, Ma+/Ma+ und ihre möglichen phänotypischen Ausprägungen (Langevin et al. 2018)
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M – klassisches Merle (PolyA-Länge 265 – 268 bp)
Das M-Allel kann in insgesamt 7 Allel-Kombinationen mit unterschiedlicher Ausprägung des Merle-Merkmals auftreten. Je länger die polyA-Kette der Allele in Kombination mit dem M-Allel ist, desto stärker ist die phänotypische Ausprägung. Die m/M-Tiere haben das klassische Merle-Muster - unterschiedliche Fellbereiche, in denen das Pigment zu helleren Schattierungen verdünnt ist. Solche gefärbten Bereiche sind mit Bereichen durchsetzt, in denen das Fell vollständig pigmentiert ist. Bei dieser Allel-Kombination wird das Pigment nicht zu weiß gelöscht. Der Hund kann blaue Augen haben. Der Genotyp Mc/M ist ebenfalls durch eine Kombination von unterschiedlich großen verdünnten und voll pigmentierten Bereichen gekennzeichnet. Die Hunde können ein Tweed-Muster und blaue Augen haben. Die gleichen Merkmale sind bei der Kombination Mc+/M zu beobachten, aber hier besteht bereits die Möglichkeit einer Pigmentdeletion zu weiß. Der Genotyp Ma/M ist mit einem Merle-Muster namens Patchwork verbunden. Neben der klassischen Merle-Kombination aus verdünnter/voll pigmentierter Farbe gibt es auch eine kleine Anzahl von kleinen, dunklen Flecken im Fell. Bei der Ma+/M-Variante kann man das so genannte irische Fleckenmuster (irish spotting pattern) beobachten - am Kopf, an den Beinen und an den Schultern geht das Pigment oft in weiß über. Der vorletzte der M/M-Genotypen (Double Merle) zeichnet sich durch variable Bereiche mit verdünnter/voller Pigmentierung und Bereiche mit variabler weißer Farbe aus. Die letzte Allel-Kombination Mh/M wird im nächsten Absatz erwähnt. Hunde, die zwei M-Allele in sich tragen, leiden sehr häufig unter schweren gesundheitlichen Problemen (insbesondere Hör- und Sehverlust). Hunde, die das M-Allel tragen, sollten vorzugsweise nur mit Hunden verpaart werden, die kein anderes Allel als m oder Mc tragen.
Abb.: Übersicht der m/M-Genotypen. Mc/M, Mc+/M, Ma/M, Ma+/M, M/M und ihre möglichen phänotypischen Erscheinungsformen (Langevin et al. 2018)
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Mh – Harlekin Merle (polyA Länge 269 – 280 bp)
Das Mh-Allel ist durch eine hohe Variabilität der phänotypischen Ausprägung gekennzeichnet. Typische Phänotypen des Mh-Allels sind Minimal Merle - der größte Teil des Körpers ist normal gefärbt, nur die peripheren Teile - Kopf, Schultern, Beine - können Merle-Merkmale aufweisen. Es kommt vor, dass die Merkmale so minimal sind, dass sie fast unbemerkt bleiben. Außerdem führt die Ausprägung des Mh-Allels zum so genannten Schäferhund-Harlekin (typisch vor allem für Australian Shepherds und Border Collies). Diese Hunde haben große Bereiche, in denen die graue Farbe zu weiß oder hellgrau verdünnt ist. Der Grad der Expression hängt von der Länge der polyA-Kette ab. Allel-Kombinationen von m/Mh, Mc/Mh, Mc+/Mh, Ma/Mh, Ma+/Mh, M/Mh, Mh/Mh sind in den meisten Fällen phänotypisch nicht unterscheidbar. Ein höherer Anteil an weißer Farbe ist jedoch bei M/Mh, Mh/Mh zu beobachten. Hunde, die das Mh-Allel tragen, sollten nicht mit Hunden verpaart werden, die ein anderes Allel als M oder Mc in ihrem Genotyp tragen (selbst bei dieser Kombination gibt es jedoch keine Garantie, dass der Hund keine gesundheitlichen Probleme bekommt). Im Falle einer falschen Paarung mit einem Individuum, das ein Allel mit einer längeren polyA-Kette trägt, ist das Risiko einer Behinderung jedoch viel höher (Hörverlust, Sehverlust).
Abb.: Übersicht der Genotypen m/Mh, Mc/Mh, Mc+/Mh, Ma/Mh, M/Mh, Mh/Mh und ihrer möglichen phänotypischen Ausprägungen (Langevin et al. 2018)
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Zusammenfassung
Insgesamt 14 Allel-Kombinationen verursachen eine Deletion des Pigments zu weiß: Mc+/Ma+, Ma/Ma+, Ma+/Ma+ Mc+/M, Ma/M, Ma+/M, M/M, m/Mh, Mc/Mh, Mc+/Mh, Ma/Mh, Ma+/Mh, M/Mh, Mh/Mh.
Bei insgesamt 8 Allel-Kombinationen besteht das Risiko einer Behinderung M/M, m/Mh, Mc/Mh, Mc+/Mh, Ma/Mh, Ma+/Mh, M/Mh, Mh/Mh.
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Merle-Mosaik
Das Merle-Mosaik kommt bei vielen Hunderassen in großem Umfang vor. Es handelt sich um das Vorhandensein von nicht nur zwei, sondern drei oder mehr Allele mit unterschiedlichem Genotyp im Körper eines bestimmten Individuums. Mosaizismus kann schon früh in der Embryonalentwicklung auftreten, wenn sich die Länge der SINE-InsertionspolyA-Kette innerhalb einer einzigen Zelle ändert. Die anschließende Replikation der Zelle führt zur Ausbreitung dieses neuen Merle-Allels. Es können also mehr als zwei Merle-Allele bei dem getesteten Hund nachgewiesen werden. Merle-Mosaizismus führt zu ungewöhnlichen Phänotypen, die atypisch sind und keiner Allel-Kombination zugeordnet werden können. Das neue Merle-Allel wird entweder innerhalb der Körperzelle erzeugt - die daraus resultierende Auswirkung auf den Phänotyp kann nur bei einem bestimmten Individuum beobachtet werden. Es ist jedoch nicht ungewöhnlich, dass ein neues Allel in einer zur Keimbahn gehörenden Zelle entsteht. Eine solche Zelle kann bereits an die nächste Generation von Nachkommen weitergegeben werden und zu ungewöhnlichen Merle-Mustern führen. Durch eine Fragmentierungsanalyse eines Individuums, das ein Merle-Mosaik ist, lässt sich feststellen, welche Merle-Allele bei dem Hund in der Mehrheit oder in der Minderheit sind. Der Anteil dieser Allele kann jedoch je nach dem genetischen Material, an dem der Test durchgeführt wurde, variieren (Mundschleimhautabstrich x Sperma)..
Referenz:
Ballif, B. C., Emerson, L. J., Ramirez, C. J., Carl, C. R., Sundin, K., Flores-Smith, H., & Shaffer, L. G. (2021). The PMEL gene and merle (dapple) in the dachshund: cryptic, hidden, and mosaic variants demonstrate the need for genetic testing prior to breeding. Human Genetics. doi:10.1007/s00439-021-02330-y
Clark LA, Wahl JM, Rees CA, Murphy KE (2006) Retrotransposon insertion in SILV is responsible for merle patterning of the domestic dog. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103: 1376–1381. https://doi.org/10.1073/pnas.0506940103 PMID: 16407134
Langevin, M., Synkova, H., Jancuskova, T., & Pekova, S. (2018). Merle phenotypes in dogs – SILV SINE insertions from Mc to Mh. PLOS ONE, 13(9), e0198536. doi:10.1371/journal.pone.0198536
Murphy, S.C., Evans, J.M., Tsai, K.L. et al. Length variations within the Merle retrotransposon of canine PMEL: correlating genotype with phenotype. Mobile DNA 9, 26 (2018). https://doi.org/10.1186/s13100-018-0131-6
Pelles, Z., Gáspárdy, A., Zöldág, L., Lénárt, X., Ninausz, N., Varga, L., & Zenke, P. (2019). Merle allele variations in the Mudi dog breed and their effects on phenotypes. Acta Veterinaria Hungarica, 67(2), 159–173 doi:10.1556/004.2019.018
Varga, L.; Lénárt, X.; Zenke, P.; Orbán, L.; Hudák, P.; Ninausz, N.; Pelles, Z.; Szőke, A. Being Merle: The Molecular Genetic Background of the Canine Merle Mutation. Genes 2020, 11, 660. https://doi.org/10.3390/genes11060660