De Topaas Kanarie: een verkenning en analyse
[Serinus canaria canaria]

Door: Inte Onsman, Research coördinator

MUTAVI

Research & Advies Groep

Dat genen soms op verschillende manieren kunnen muteren wordt weer eens bewezen door een van de nieuwste mutaties bij de kanarie n.l. de topaas. Deze betrekkelijk nieuwe mutant is ontstaan door mutatie van een "nieuw" allele van het autosomaal recessieve ino gen. De wetenschappelijke benaming van dit gen is het z.g.n. c-locus en heeft tot nu toe als meest extreme vorm de phaeo kanarie opgeleverd. Dit betekent dat de topaas en de phaeo multipele allelen zijn waarbij de wildvorm (a+) de beide anderen domineert. De vererving is dan ook recessief zoals bijna altijd bij albinotische factoren het geval is.
Na bestudering van de wetenschappelijke literatuur over soortgelijke mutanten bij kippen, constateerde ik dat de overeenkomsten ronduit verbluffend zijn [1,2,13]. Aan de hand van deze literatuur is het mogelijk om een analyse te maken van de topaas, een aanvankelijk omstreden mutatie.

De meest voor de hand liggende paring, topaas x phaeo, leverde een intermediair fenotype met eveneens rode ogen op. Deze "tussenvorm" werd dan ook de intermediair genoemd en vormt tevens het bewijs dat de topaas een nieuwe mutatie is van het c-locus (autosomale ino gen).
Nu weten we zo langzamerhand wel dat een gen de code bevat voor de synthese van een bepaald enzym of eiwit. Het autosomale c-locus bevat de code die essentiëel is voor de produktie van tyrosinase, het belangrijkste enzym dat nodig is voor de vorming van pigment (zie schema)[12].

Tyrosinase is een uiterst gecompliceerd enzym dat uit vele verschillende aminozuren is opgebouwd. Menselijke tyrosinase bestaat uit 548 verschillende aminozuren [8], bij muizen bevat het 533 aminozuren [10]. Bij vogels is tyrosinase samengesteld uit 529 verschillende aminozuren [9]. Als nu door mutatie een aantal aminozuren verandert, verliest de tyrosinase vrijwel geheel (phaeo) of gedeeltelijk (topaas) zijn activiteit en er ontstaat een z.g.n. iso-enzym [5,6,11,14].

Iso-enzymen zijn multipele moleculaire vormen van een enzym met een gelijke katalytische werking maar met een verschillende proteïnestructuur, m.a.w. in de phaeo is de kwaliteit van de tyrosinase zodanig aangetast dat het niet meer in staat is de pigmentsynthese voldoende op gang te brengen [11] met als gevolg het phaeo fenotype. In de topaas is de kwaliteit van de tyrosinase in veel mindere mate aangetast met als gevolg het topaas fenotype. Het intermediaire fenotype is het gevolg van de interactie tussen de a en de a tz allele. Er ontstaat zo waarschijnlijk een derde iso-enzymische vorm van tyrosinase waarvan de kwaliteit beter is dan die van de phaeo allele maar slechter dan van de topaas allele.

Sommige Ino-kwekers hebben tijdens de kweek wel eens phaeo's gehad die nog een geringe hoeveelheid grijsbruin eumelanine in de staart en vleugelpennen toonden [7]. Deze eumelanine lag steeds tegen de schacht van de veren gegroepeerd. Het is daarom aannemelijk dat er meerdere iso-enzymische vormen van tyrosinase bij deze mutanten voorkomen. Door selectie zijn deze exemplaren vrijwel niet meer op tentoonstellingen te zien omdat deze werden gestraft.
De verklaring dat de huidige Ino's phaeomelanine in de bevedering laten zien, schuilt in het feit dat de produktie van phaeomelanine aanzienlijk minder afhankelijk is van tyrosinase dan de produktie van eumelanine. Reeds in 1964 vond Cleffmann [4] bij muizen een aanzienlijk mindere opname van tyrosinase en dopa bij de produktie van phaeomelanine in vergelijking tot de vorming van eumelanine. Bij kippen is dit eveneens het geval [3] en de phaeo is dan ook het levende bewijs dat dit mogelijk bij kanaries ook zo is.

De topaas, de andere mutant van het c-locus, toont duidelijk grijsbruin eumelanine rond de schachten van de staartpennen en een verminderde afzetting van phaeomelanine langs de randen. De Fransen noemen deze mutant dan ook "melanin central", ook werden ze wel zwartoog satinetten genoemd maar of ze ook werkelijk na enige tijd zwarte ogen krijgen is door mij onderzocht en gepubliceerd.
Microscopisch onderzoek van de bevedering heeft veel aan het licht gebracht over de kwaliteit en de verdeling van de eu- en phaeomelanine bij deze mutanten. Hieronder volgt een vergelijking tussen de intermediair en topaas pigmentatie zoals lichtmicroscopisch onderzoek heeft uitgewezen.

Intermediair:
De cortex van de schacht van een rugdekveer bevat bij de intermediair ± 80% minder eumelanosomen dan bij de wildvorm, deze zijn sferisch, ovaal en staafvormig. De medulla van de schacht (rugdekveer) bevat zeer weinig phaeomelanine, slechts enkele phaeomelanosomen in stadium IV en mogelijk nog wat premelanosomen.
De cortex van een baard (rugdekveer) bevat vrijwel geen zichtbare eumelanine, mogelijk alleen wat premelanosomen. De medulla van deze baarden bevat talrijke phaeomelanosomen in stadium III, mogelijk ook stadium IV. De haakjes bevatten slechts weinig eumelanine (stadium II en III). In baarden van de borstbevedering werd in de cortex geen eumelanine gevonden, in de medulla daarentegen werden verspreid liggende phaeomelanosomen in diverse stadia van ontwikkeling gevonden. De haakjes zijn vrijwel kleurloos en bevatten hooguit wat premelanosomen (stadium II en III).
De cortex van de schacht van de middelste staartpen bevat zowel aan de ental als de extal zijde slechts enkele verspreid liggende eumelanosomen (stadium III à IV), deze zijn meestal staafvormig doch sommigen zijn sferisch (rond). De medulla van de schacht bevat zeer weinig phaeomelanine en veel z.g.n. "scattering figures", dit zijn mogelijk premelanosomen in stadium I. De haakjes zijn vrijwel kleurloos en er is soms een enkel eumelanosoom (stadium IV) zichtbaar in de kern van een haakje. In de baarden van de middelste staartpen is in de cortex hier en daar slechts een enkel eumelanosoom zichtbaar, de medulla bevat phaeo-melanosomen in diverse stadia van ontwikkeling. In de baardtoppen is de phaeomelanine redelijk goed van kwaliteit en ligt dicht langs de binnenkant van de cortex gegroepeerd, meer naar de schacht toe ligt zij meer verspreid en is duidelijk slechter van kwaliteit.

Conclusie:
Bij de intermediair is de vorming van eumelanine sterker aangetast dan de vorming van phaeomelanine.

Topaas:
De cortex van de baarden van een rugdekveer bevat slechts weinig eumelanosomen (stadium III), deze zijn wel duidelijk zichtbaar. De medulla bevat in vergelijk met de wildvorm de normale hoeveelheid phaeomelanine (stadium IV). De haakjes echter bevatten duidelijk minder eumelanine dan normaal.
In baarden van de borstbevedering werden in de cortex geen eumelanine gevonden. De medulla bevat slechts weinig phaeomelanosomen in verschillende stadia van ontwikkeling, slechts enkele hiervan bevinden zich in stadium IV. De haakjes zijn volledig kleurloos.
De cortex van de schacht van de middelste staartpen bevat aan de extal zijde sferische (ronde) en staafvormige eumelanosomen in diverse stadia van ontwikkeling. De ental zijde eveneens doch deze zijn duidelijk minder in aantal.
De medullaire cellen bevatten talrijke "scattering figures" die mogelijk de aanwezigheid van premelanosomen (stadium I en II) verraden. De cortex van de baarden bevat eumelanosomen in diverse stadia van ontwikkeling.
De medulla's van de baarden van de middelste staartpen bevatten phaeomelanosomen in diverse stadia van ontwikkeling, slechts enkele in stadium IV.

Conclusie:
Bij de topaas is de vorming van eumelanine en de vorming van phaeomelanine gelijkwaardig aangetast.

Algemene conclusies:
Bij zowel de intermediair als de topaas is de ligging van zowel de eumelanine als de phaeomelanine t.o.v. de klassieke kleur niet veranderd, wel de hoeveelheid en de kwaliteit. Bij de topaas moet de eu- en phaeomelanine in gelijke sterkte aanwezig zijn, bij de intermediair moet de phaeomelanine duidelijker aanwezig zijn dan de eumelanine. Bij een goed gekleurde phaeo mag geen zichtbaar eumelanine meer aanwezig zijn. De kleur van de borstbevedering bij zowel de intermediair als de topaas wordt voornamenlijk bepaald door de aanwezigheid van phaeomelanine in de medulla's van de baarden. Deze phaeomelanine bestaat uit phaeomelanosomen in verschillende stadia van ontwikkeling waarbij opgemerkt dient te worden dat bij de topaas deze phaeomelanine iets beter van kwaliteit is dan die van de intermediair. De borstbevedering van een topaas moet derhalve dan ook warmer van kleur zijn dan die van de intermediair.
Of de intermediair als tentoonstellingsvogel in het vraagprogramma moet worden opgenomen wil ik in het midden laten. De topaas moet gezien worden als een volwaardige nieuwe mutant van het autosomale c- locus en vormt tezamen met deze multipele allelen. Beiden zijn wetenschappelijk gezien mutaties van het c-locus. Het meest dominante allele is a+ waarbij volledig normale pigmentatie ontstaat, het meest recessieve allele is a, autosomaal albinisme waarbij alleen nog wat phaeomelanine wordt geproduceerd. De a tz allele (topaas) gedraagt zich incompleet dominant t.o.v. de a allele (phaeo). Een combinatie van beide allelen (a / a tz) geeft dan ook een intermediair fenotype [2]. Proefparingen tussen de van Haaff mutant en de topaas hebben aangetoond dat dit geen allelen van elkaar zijn en dus geheel onafhankelijk vererven. Een vergelijkend onderzoek naar de oogpigmentatie van de topaas, de intermediair, de phaeo en de klassieke vorm is eveneens op deze site te vinden.

Literatuur:

[1] Bowers, R.R. (1988)
    The melanocyte of the chicken: a review.
    Adv. in Pigment Cell Research: p.p.49-63.
[2] Brumbaugh, J.A., Bargar T.W., Oetting W.S. (1983)
    A "new" allele at the C pigment locus in the fowl.
    Journal of Heredity 74: p.p.331-336.
[3] Brumbaugh, J.A., Froiland T., (1973)
    Dopa and cysteine incorporation into premelanosomes: Effects of
    cycloheximide and gene substitution.
    Journal of Invest. Derm. 60: p.p.172-178.
[4] Cleffman, G.,(1964)
    Function specific changes in the metabolism of agouti pigment cells.
    Exp.Cell Res., 35: p.p.590-600.
[5] Hearing, V.J., Ekel T.M., Montague P.M., (1981)
    Mammalian Tyrosinase: Isozymic forms of the enzyme.
    Int.Journ. of Biochem. vol.13: p.p.99-103.
[6] Holstein, T.J., Quevedo W.C., Burnett J.B., (1971)
    Multiple Forms of Tyrosinase in Rodents and Lagomorphs with Special
    Reference to their Genetic Control in Mice.
    Journal of Exp.Zool. 177: p.p. 173-184.
[7] Kop, F.H.M., (1985)
    HET KWEKEN VAN KANARIES.
    Zuid Boekproducties b.v. (Volière Vademecum)
[8] Kwon, B.S., Hao A.K., Pomerantz S.H., Halaban R., (1987)
    Isolation and sequence of a cDNA clone for human tyrosinase that
    maps at the mouse c-albino locus.
    Proc.Natl.Acad.Sci.USA Vol.84: p.p.7473-7477
[9] Mochii, M., Yamamoto, H., Takeuchi T., Eguchi G. (1992)
    Isolation and Characterization of a Chicken Tyrosinase cDNA.
    Pigment Cell Research 5: p.p. 162-176
[10]Müller, G., Ruppert S., Schmid E., Schütz G., (1988)
    Functional analysis of alternative spliced tyrosinase gene transcripts.
    EMBO Journal Vol.7 no.9: p.p. 2723-2730.
[11]Oetting, W.S., Churilla, A.M., Yamamoto, H., Brumbaugh, J.A.,(1985)
    C Pigment Locus Mutants of the Fowl Produce Enzymatically Inactive
    Tyrosinase-like Molecules.
    Journal of Exp.Zool. 235: p.p.237-245.
[12]Onsman, I., (1987)
    Terminologie te gebruiken bij melanine bevattende cellen en pigment	vorming.
    ONZE VOGELS 5: p.p.218-219.
[13]Warren, D.C., (1933)
    Inheritance of Albinism in the Domestic Fowl.
    Journal of Heredity 24: p.p.379-383.
[14]Yamamoto, H., Brumbaugh J.A., (1984)
    Purification and isoelectric heterogeneity of chicken tyrosinase.
    Bioch. et Bioph. Acta 800: p.p.282-290.

©Inte Onsman
MUTAVI Research & Advies Groep

Home