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Brachiuro

gene umano

La proteina brachiuro (dal greco βραχύς, "corto" e ουρά, "coda") è una proteina che nell'uomo, è codificata dal gene TBXT (fattore T trascrizione di T-box).[1][2]

Brachyury expression in 7.5dpc CD1 mouse embryos

La proteina brachiuro funziona come un fattore di trascrizione all'interno della famiglia di geni T-box.[3] Gli omologhi della proteina brachiuro sono stati trovati in tutti gli animali bilateri o bilateria che sono stati sottoposti a screening, così come lo cnidario di acqua dolce Hydra.[3]

Storia

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La mutazione brachiuro è stata descritta per la prima volta nei topi da Nadezhda Alexandrovna Dobrovolskaya-Zavadskaya nel 1927 come una mutazione che ha colpito la lunghezza della coda e le vertebre sacrali negli animali eterozigoti. Negli animali omozigoti la mutazione brachiuro è letale intorno al 10 ° giorno embrionale a causa di difetti nella formazione del mesoderma, della differenziazione della notocorda e dell'assenza di strutture posteriori alla gemma degli arti anteriori (Dobrovolskaïa-Zavadskaïa, 1927).

Nel 2018 HGNC ha aggiornato il nome del gene umano da T a TBXT, presumibilmente per superare le difficoltà associate alla ricerca di un simbolo del gene a singola lettera. Si presume che anche la nomenclatura dei topi verrà aggiornata a tempo opportuno.

Il gene T del topo è stato clonato da Bernhard Herrmann e colleghi[4] è stato dimostrato che questo gene codifica un fattore di trascrizione nucleare embrionale di 436 amminoacidi. T si lega a uno specifico elemento di DNA, una sequenza TCACACCT quasi palindromica attraverso una regione nel suo N-terminale, chiamata T-box. Il T è il membro fondatore della famiglia T-box che nei mammiferi consiste in 18 geni T-box.

La struttura cristallina della proteina umana brachyury è stata definita nel 2017 da Opher Gileadi e colleghi dello Structural Genomics Consortium di Oxford.[5]

Funzione

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Il gene brachiuro sembra avere un ruolo conservato nella definizione della linea mediana di un organismo bilaterale,[6] e quindi nell'istituzione dell'asse antero-posteriore; questa funzione è evidente nei cordati e nei molluschi.[7]

Il suo ruolo ancestrale, o almeno il ruolo che svolge negli Cnidaria, sembra essere fondamentale nella definizione del blastopore.[3] Definisce, inoltre, il mesoderma durante la gastrulazione.[8] Il gene T è necessario per i normali movimenti delle cellule morfogenetiche mesodermiche durante gastrulazione.[9] Le tecniche basate sulla coltura tissutale hanno dimostrato che uno dei suoi ruoli potrebbe essere quello di controllare la velocità delle cellule mentre lasciano la striscia primitiva.[10][11]

È stato anche dimostrato che il brachiuro aiuta a stabilire il modello vertebrale cervicale durante lo sviluppo fetale. Il numero di vertebre cervicali è altamente conservato tra tutti i mammiferi; tuttavia una mutazione spontanea in questo gene è stata associata allo sviluppo di sei o meno vertebre cervicali invece delle solite sette nella displasia vertebrale e spinale (VSD).[12] Questa mutazione, infatti, comporta la sostituzione di una citosina con una guanina al nucleotide 189 del gene (C189G), che provoca una sostituzione dell'aminoacido isoleucina a metionina in posizione 63 nella proteina codificata. Il fattore di trascrizione è codificato dal gene T ed è importante nell'embrione normale per lo sviluppo del mesoderma posteriore.[13]

Un tessuto embrionale che darà origine a somiti che successivamente danno origine alle vertebre e la coda.[14]

Questa mutazione può nei gatti determinare incontinenza fecale e/o urinaria, mentre nei cani sembra essere associata al tratto coda corta o assente. Inoltre questa mutazione nei cani non altera la libido e le capacità riproduttive degli stessi.[15]

Mutazione T-box nei cani

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Bracco del Bourbonnais a coda corta o brachiuro naturale
 
Un Västgötaspets anuro

Le razze di cani differiscono anche per i vari fenotipi della coda; inoltre, esistono cani congenitamente a coda corta o del tutto assente in molte razze. La lunghezza della coda dipende dal numero delle vertebre caudali, che possono variare significativamente tra i vari soggetti. Diverse razze di cani mostrano code molto corte (brachiuri) o addirittura presentano una completa assenza delle vertebre della coda (anuri).[16]

Questa condizione è dovuta alla mutazione del gene del fattore di trascrizione T-box T (C189G), mutazione descritta inizialmente solo nel welsh corgi pembroke coda mozza.[16]

Va però anche detto che la coda brachiura o anura è determinata da molteplici modelli di eredità o variazioni di penetranza. In uno studio condotto su 17 razze naturalmente brachiure, 6 di queste non mostravano una correlazione con il gene T-box T (C189G); inoltre è stato visto che questa mutazione non è mai presente in forma omozigote, suggerendo che questa condizione sia letale;[17] infatti quando entrambi i genitori di cani di razza Västgötaspets sono portatori di questa mutazione, le cucciolate diminuiscono del 29%.[16]

Razze anure o brachiure

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Queste sono le 17 razze con la mutazione C189G:[16]

  1. Australian Shepherd
  2. Austrian Pinscher
  3. Australian Stumpy Tail Cattle Dog
  4. Bracco del Bourbonnais
  5. Brazilian Terrier
  6. Épagneul breton
  7. Cane da pastore croato
  8. Dansk-svensk gårdshund
  9. Jack Russell terrier
  10. Cane da orso della Carelia
  11. Mudi
  12. Cane da pastore di Vallée
  13. Cane da pastore dei Pirenei a pelo lungo
  14. Savoy Sheepdog
  15. Schipperke
  16. Spanish Water Dog
  17. Västgötaspets

Queste sono le 6 razze senza la mutazione C189G:

  1. Boston Terrier
  2. English Bulldog
  3. King Charles spaniel
  4. Miniature Schnauzer
  5. Parson Russell terrier
  6. Rottweiler

Dai risultati di questo studio si evince che la mutazione del gene T è presente in molti ma non tutti i cani a coda corta e in questo caso è probabile che altri fattori genetici regolano la lunghezza della coda.[16]

 
Welsh corgi pembroke

Altre razze brachiure o anure sono:

  1. Bobtail[18]
  2. Donggyeongi coreano[19][20]
  3. Pastore fonnese italiano[21][22]
  4. Welsh corgi pembroke[17]
  5. Labrador retriever occasionalmente[15]
  6. Cocker Spaniels occasionalmente[23]
  7. Griffone di Bruxelles occasionalmente[23]

Razze canine in cui la mutazione C189G è stata introdotta mediante incroci:

Vari test genetici di laboratorio che utilizzano la PCR-RFLP, permettono di stabilire se il tratto anuro è congenito o acquisito con la pratica, ovunque proibita, della caudicectomia.[15]

Gatti anuri o brachiuri

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Più di un gene è responsabile della soppressione della coda nei gatti; la ricerca è incompleta, ma è noto che il Bobtail giapponese e le razze affini hanno una mutazione diversa da quella riscontrata nel Manx e nei suoi derivati.

  1. Bobtail americano
  2. Bobtail giapponese: le code sono corte e piegate, ma non del tutto assenti
  3. Bobtail della Carelia[25]- le code sono corte e piegate, ma non del tutto assenti
  4. Bobtail coreano: le code sono corte e piegate, ma non del tutto assenti
  5. Kurilian Bobtail
  6. Manx e Cymric o Manx Longhair; code vanno da pieno a completamente assente
  7. Mekong Bobtail,[26] una variante del siamese
  8. Pixie-bob

Razze sperimentali (principalmente incroci di cui sopra):

  1. Gatto della lince alpina
  2. Gatto lince americano
  3. Gatto della lince del deserto
  4. Gatto Highlander
  5. Owyhee Bob

Note

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  1. ^ Entrez Gene: T, su ncbi.nlm.nih.gov.
  2. ^ Edwards YH, Putt W, Lekoape KM, Stott D, Fox M, Hopkinson DA, Sowden J, The human homolog T of the mouse T(Brachyury) gene; gene structure, cDNA sequence, and assignment to chromosome 6q27, in Genome Research, vol. 6, n. 3, marzo 1996, pp. 226-33, DOI:10.1101/gr.6.3.226, PMID 8963900.
  3. ^ a b c Scholz CB, Technau U, The ancestral role of Brachyury: expression of NemBra1 in the basal cnidarian Nematostella vectensis (Anthozoa), in Development Genes and Evolution, vol. 212, n. 12, gennaio 2003, pp. 563-70, DOI:10.1007/s00427-002-0272-x, PMID 12536320.
  4. ^ Herrmann BG, Labeit S, Poustka A, King TR, Lehrach H, Cloning of the T gene required in mesoderm formation in the mouse, in Nature, vol. 343, n. 6259, febbraio 1990, pp. 617-22, Bibcode:1990Natur.343..617H, DOI:10.1038/343617a0, PMID 2154694.
  5. ^ Gileadi O, Bountra C, Edwards A, Arrowsmith CH, von Delft F, Burgess-Brown NA, Shrestha L, Krojer T, Gavard AE, Crystal structure of human Brachyury (T) in complex with DNA, in To be Published, 2017, DOI:10.2210/pdb6f58/pdb.
  6. ^ Le Gouar M, Guillou A, Vervoort M, Expression of a SoxB and a Wnt2/13 gene during the development of the mollusc Patella vulgata, in Development Genes and Evolution, vol. 214, n. 5, maggio 2004, pp. 250-6, DOI:10.1007/s00427-004-0399-z, PMID 15034714.
  7. ^ Lartillot N, Lespinet O, Vervoort M, Adoutte A, Expression pattern of Brachyury in the mollusc Patella vulgata suggests a conserved role in the establishment of the AP axis in Bilateria, in Development, vol. 129, n. 6, marzo 2002, pp. 1411-21, PMID 11880350.
  8. ^ Marcellini S, Technau U, Smith JC, Lemaire P, Evolution of Brachyury proteins: identification of a novel regulatory domain conserved within Bilateria, in Developmental Biology, vol. 260, n. 2, agosto 2003, pp. 352-61, DOI:10.1016/S0012-1606(03)00244-6, PMID 12921737.
  9. ^ Wilson V, Manson L, Skarnes WC, Beddington RS, The T gene is necessary for normal mesodermal morphogenetic cell movements during gastrulation, in Development, vol. 121, n. 3, marzo 1995, pp. 877-86, PMID 7720590.
  10. ^ Hashimoto K, Fujimoto H, Nakatsuji N, An ECM substratum allows mouse mesodermal cells isolated from the primitive streak to exhibit motility similar to that inside the embryo and reveals a deficiency in the T/T mutant cells, in Development, vol. 100, n. 4, agosto 1987, pp. 587-98, PMID 3327671.
  11. ^ Turner DA, Rué P, Mackenzie JP, Davies E, Martinez Arias A, Brachyury cooperates with Wnt/β-catenin signalling to elicit primitive-streak-like behaviour in differentiating mouse embryonic stem cells, in BMC Biology, vol. 12, n. 1, agosto 2014, p. 63, DOI:10.1186/s12915-014-0063-7, PMC 4171571, PMID 25115237.
  12. ^ Kromik A, Ulrich R, Kusenda M, Tipold A, Stein VM, Hellige M, Dziallas P, Hadlich F, Widmann P, Goldammer T, Baumgärtner W, Rehage J, Segelke D, Weikard R, Kühn C, The mammalian cervical vertebrae blueprint depends on the T (brachyury) gene, in Genetics, vol. 199, n. 3, marzo 2015, pp. 873-83, DOI:10.1534/genetics.114.169680, PMC 4349078, PMID 25614605.
  13. ^ K Haworth, W Putt, B Cattanach, M Breen, M Binns, F Lingaas e YH Edwards, Canine homolog of the T-box transcription factor T; failure of the protein to bind to its DNA target leads to a short-tail phenotype., in Mammalian genome : official journal of the International Mammalian Genome Society, vol. 12, n. 3, 2001, pp. 212-8, DOI:10.1007/s003350010253, ISSN 0938-8990 (WC · ACNP), PMID 11252170.
  14. ^ Hyttel P., Sinowatz F. & Vejlsted M. 2012. Embriologia Veterinária. Elsevier, Brasil. p. 472
  15. ^ a b c Diego M. Silva, Gabriela G.P. Miguel, Michelli L. Souza, Herbert P.K. Cleveland e Carlos A.N. Ramos, Malformation of the tail in Labrador Retriever dogs caused by mutation C189G in the T gene, in Pesquisa Veterinária Brasileira, vol. 38, n. 12, 2018, pp. 2237-2240, DOI:10.1590/1678-5150-pvb-5721, ISSN 1678-5150 (WC · ACNP).
  16. ^ a b c d e Hytönen MK, Grall A, Hédan B, Dréano S, Seguin SJ, Delattre D, Thomas A, Galibert F, Paulin L, Lohi H, Sainio K, André C, Ancestral T-box mutation is present in many, but not all, short-tailed dog breeds, in J Hered, vol. 100, n. 2, 2009, pp. 236-40, DOI:10.1093/jhered/esn085, PMID 18854372.
  17. ^ a b Indrebø A, Langeland M, Juul HM, Skogmo HK, Rengmark AH, Lingaas F, A study of inherited short tail and taillessness in Pembroke Welsh corgi, in J Small Anim Pract, vol. 49, n. 5, maggio 2008, pp. 220-4, DOI:10.1111/j.1748-5827.2007.00435.x, PMID 17850278.
  18. ^ Bobtail (Cane da pastore inglese antico), su Veterinari.it. URL consultato il 18 novembre 2020.
  19. ^ D Yoo, K Kim, H Kim, S Cho, JN Kim, D Lim, SG Choi, BH Choi e H Kim, The Genetic Origin of Short Tail in Endangered Korean Dog, DongGyeongi., in Scientific reports, vol. 7, n. 1, 30 agosto 2017, p. 10048, DOI:10.1038/s41598-017-10106-6, ISSN 2045-2322 (WC · ACNP), PMC 5577146, PMID 28855671.
  20. ^ The Genetic Origin of Short Tail in Endangered Korean Dog, DongGyeongi., su Read by QxMD. URL consultato il 18 novembre 2020.
  21. ^ Raffaella Cocco, Standard di razza del cane fonnese (PDF), su enci.it, www.enci.it.
  22. ^ G. P. Canalis, Il "Cane Fonnese" - nuova razza italiana emergente, su razzeitaliane.it, www.razzeitaliane.it.
  23. ^ a b Online Mendelian Inheritance in Animals, su OMIA. URL consultato il 18 novembre 2020.
  24. ^ Virginia Zurflieh, BU - Oct 1998, Bobtail Boxers Part 1 - Dr. Bruce Cattanach, su boxerunderground.com, 7 febbraio 2012. URL consultato il 18 novembre 2020 (archiviato dall'url originale il 7 febbraio 2012).
  25. ^ kd-deuter, WCF, su World Cat Federation, 1º gennaio 2010. URL consultato il 18 novembre 2020 (archiviato dall'url originale il 25 agosto 2018).
  26. ^ kd-deuter, WCF, su World Cat Federation, 1º gennaio 2010. URL consultato il 18 novembre 2020 (archiviato dall'url originale il 14 settembre 2019).

Bibliografia

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