utallige studerende har lært, at et enkelt gen styrer øjenfarve, hvor allelen til brune øjne er dominerende over blå. Forskere indser nu, at en sådan model er alt for forenklet og forkert.

hvad du behøver at vide:

• DNA giver det sæt opskrifter eller gener, der bruges af celler til at udføre daglige funktioner og interagere med miljøet.
• øjenfarve blev traditionelt beskrevet som et enkelt genegenskab, hvor brune øjne var dominerende over blå øjne.
• i dag har forskere opdaget, at mindst otte gener påvirker den endelige farve på øjnene. Generne styrer mængden af melanin inde i specialiserede celler i iris.
• et gen, OCA2, styrer næsten tre fjerdedele af det blåbrune farvespektrum. Imidlertid kan andre gener tilsidesætte OCA2-instruktionen, omend sjældent. Denne multifaktorielle model for øjenfarve forklarer de fleste af de genetiske faktorer, der påvirker øjenfarve.

introduktion
i 1907 udviklede Charles og Gertrude Davenport en model til genetik af øjenfarve. De foreslog, at brun øjenfarve altid er dominerende over blå øjenfarve. Dette ville betyde, at to blåøjede forældre altid ville producere blåøjede børn, Aldrig dem med brune øjne.

i de fleste af de sidste 100 år er denne version af øjenfarvegenetik blevet undervist i klasseværelser rundt om i verden. Det er et af de få genetiske begreber, som voksne ofte husker fra deres gymnasium eller college biologi klasser. Desværre er denne model alt for forenklet og forkert – øjenfarve styres faktisk af flere gener. Derudover påvirker mange af de gener, der er involveret i øjenfarve, også hud-og hårfarver. I denne udgave af Biotech Basics vil vi udforske videnskaben bag pigmentering og diskutere genetikken i øjenfarve. I en fremtidig udgave diskuterer vi genetiske faktorer, der bidrager til hud-og hårfarve.

en primer på pigmentering
farven på menneskelige øjne, hud og hår styres primært af mængden og typen af et pigment kaldet melanin. Specialiserede celler kendt som melanocytter producerer melaninet og opbevarer det i intracellulære rum kendt som melanosomer. Det samlede antal melanocytter er stort set ens for alle mennesker, men niveauet af melanin inde i hvert melanosom og antallet af melanosomer inde i en melanocyt varierer. Den samlede mængde melanin er det, der bestemmer rækkevidden af hår -, øjen-og hudfarver.

der er en række gener involveret i produktion, forarbejdning og transport af melanin. Nogle gener spiller store roller, mens andre kun bidrager lidt. Hidtil har forskere identificeret over 150 forskellige gener, der påvirker hud -, hår-og øjenpigmentering (en opdateret liste er tilgængelig på http://www.espcr.org/micemut/). En række af disse gener er blevet identificeret ved at studere genetiske lidelser hos mennesker. Andre blev opdaget gennem komparative genomiske undersøgelser af pelsfarve hos mus og pigmenteringsmønstre hos fisk. (En tidligere Biotech101-artikel, der giver et overblik over komparativ genomik, kan findes her.) figur et

Øjenfarvegener
hos mennesker bestemmes øjenfarve af mængden af lys, der reflekterer iris, en muskuløs struktur, der styrer, hvor meget lys der kommer ind i øjet. Området i øjenfarve, fra blå til hassel til brun (se figur et), afhænger af niveauet af melaninpigment, der er lagret i melanosomet “pakker” i irisens melanocytter. Blå øjne indeholder minimale mængder pigment inden for et lille antal melanosomer. Iriser fra grønne hasseløjne viser moderate pigmentniveauer og melanosomtal, mens brune øjne er resultatet af høje melaninniveauer gemt på tværs af mange melanosomer (se figur to, venstre).

til dato er der identificeret otte gener, der påvirker øjenfarve. OCA2-genet, der er placeret på kromosom 15, ser ud til at spille en vigtig rolle i styringen af det brune/blå farvespektrum. OCA2 producerer et protein kaldet P-protein, der er involveret i dannelsen og behandlingen af melanin. Personer med OCA2-mutationer, der forhindrer p-protein i at blive produceret, fødes med en form for albinisme. Disse personer har meget lys farvet hår, øjne og hud. Ikke-sygdomsfremkaldende OCA2-varianter (alleler) er også blevet identificeret. Disse alleler ændrer P-proteinniveauer ved at kontrollere mængden af OCA2 RNA, der genereres. Allelen, der resulterer i høje niveauer af P-protein, er knyttet til brune øjne. En anden allel, der er forbundet med blå øjenfarve, reducerer P-proteinkoncentrationen dramatisk.

på overfladen lyder dette som den dominerende/recessive øjenfarvemodel, der er blevet undervist i biologiklasser i årtier. Selvom omkring tre fjerdedele af øjenfarvevariationen kan forklares med genetiske ændringer i og omkring dette gen, er OCA2 ikke den eneste indflydelse på farve. En nylig undersøgelse, der sammenlignede øjenfarve med OCA2-status, viste, at 62 procent af individer med to kopier af den blåøjede OCA2-allel samt 7,5 procent af de personer, der havde de brune øjne OCA2-alleler, havde blå øjne. En række andre gener (såsom TYRP1, ASIP og ALC42A5) fungerer også i melaninvejen og skifter den samlede mængde melanin, der er til stede i iris. Den kombinerede indsats af disse gener kan øge melaninniveauet for at producere hassel eller brune øjne eller reducere total melanin, hvilket resulterer i blå øjne. Dette forklarer, hvordan to forældre med blå øjne kan have grønne eller brune øjne børn (en umulig situation under Davenport – enkeltgenmodellen)-kombinationen af farvealleler modtaget af barnet resulterede i en større mængde melanin end begge forældre individuelt havde.

som en sidebemærkning, mens der er en stor variation i øjenfarve, findes andre farver end brun kun blandt individer af europæisk afstamning. Afrikanske og asiatiske befolkninger er typisk brune øjne. I 2008 offentliggjorde et team af forskere, der studerede OCA2 – genet, resultater, der viste, at allelen forbundet med blå øjne kun forekom inden for de sidste 6.000-10.000 år inden for den europæiske befolkning.

Pigmenteringsforskning ved HudsonAlpha
Dr. Greg Barsh, en læge-videnskabsmand, der for nylig har tilsluttet sig hudsonalpha-fakultetet, og hans laboratoriestudie nøgleaspekter af cellesignalering og naturlig variation som et middel til bedre at forstå, diagnosticere og behandle menneskelige sygdomme. Især har hans arbejde fokuseret på pigmenteringsforstyrrelser. Han har undersøgt mutationer, der påvirker let observerbare træk—såsom variation i øjen—, hår-eller hudfarver-som et skilt for mere komplekse processer som diabetes, fedme, neurodegeneration og melanom, den mest alvorlige form for hudkræft.

– Dr. Neil Lamb
direktør for pædagogisk opsøgende
HudsonAlpha Institut for Bioteknologi