talloze studenten hebben geleerd dat een enkel gen de oogkleur controleert, waarbij het allel voor bruine ogen dominant is over blauw. Wetenschappers beseffen nu dat zo ‘ n model te simplistisch en onjuist is.

wat u moet weten:

• DNA bevat de reeks recepten, of genen, die door cellen worden gebruikt om dagelijkse functies uit te voeren en interactie met de omgeving te hebben.
• Oogkleur werd traditioneel beschreven als een enkele geneigenschap, met bruine ogen dominant over blauwe ogen.Vandaag de dag hebben wetenschappers ontdekt dat ten minste acht genen de uiteindelijke kleur van de ogen beïnvloeden. De genen controleren de hoeveelheid melanine in gespecialiseerde cellen van de iris.
• één gen, OCA2, controleert bijna driekwart van het blauwbruine kleurenspectrum. Nochtans, kunnen andere genen de OCA2 instructie overschrijven, zij het zelden. Dit multifactorial model voor oogkleur verklaart de meeste genetische factoren die oogkleur beà nvloeden.In 1907 ontwikkelden Charles en Gertrude Davenport een model voor de genetica van oogkleur. Ze suggereerden dat bruine oogkleur altijd dominant is over blauwe oogkleur. Dit zou betekenen dat twee blauwogige ouders altijd blauwogige kinderen zouden voortbrengen, nooit een met bruine ogen.

  gedurende het grootste deel van de laatste 100 jaar werd deze versie van oogkleurgenetica onderwezen in klaslokalen over de hele wereld. Het is een van de weinige genetische concepten die volwassenen vaak herinneren van hun middelbare school of college biologie klassen. Helaas is dit model te simplistisch en onjuist – oogkleur wordt eigenlijk gecontroleerd door verschillende genen. Bovendien beà nvloeden veel van de genen betrokken bij Oogkleur ook huid-en haartinten. In deze editie van Biotech Basics verkennen we de wetenschap achter pigmentatie en bespreken we de genetica van oogkleur. In een volgende editie zullen we genetische factoren bespreken die bijdragen aan huid-en haarkleur.

  een primer op pigmentatie
  de kleur van menselijke ogen, huid en haar wordt voornamelijk beheerst door de hoeveelheid en het type van een pigment dat melanine wordt genoemd. De gespecialiseerde cellen als melanocytes worden bekend produceren de melanine, die het in intracellular die compartimenten opslaan als melanosomes worden bekend. Het totale aantal melanocytes is ruwweg gelijkwaardig voor alle mensen, nochtans varieert het niveau van melanine binnen elk melanosoom en het aantal melanosomes binnen een melanocyte. De totale hoeveelheid melanine is wat het bereik van haar, ogen en huidkleuren bepaalt.

  er zijn een aantal genen betrokken bij de productie, verwerking en transport van melanine. Sommige genen spelen belangrijke rollen terwijl anderen slechts lichtjes bijdragen. Tot op heden hebben wetenschappers meer dan 150 verschillende genen geïdentificeerd die Huid -, Haar-en oogpigmentatie beïnvloeden (een bijgewerkte lijst is beschikbaar op http://www.espcr.org/micemut/). Een aantal van deze genen zijn geà dentificeerd van het bestuderen van genetische wanorde in mensen. Anderen werden ontdekt door vergelijkende genomic studies van vachtkleur in muizen en pigmentatiepatronen in vissen. (Een eerder Biotech101 artikel dat een overzicht geeft van vergelijkende genomica is hier te vinden.) figuur 1

  Oogkleurgenen
  bij mensen wordt de oogkleur bepaald door de hoeveelheid licht die weerkaatst door de iris, een spierstructuur die bepaalt hoeveel licht het oog binnenkomt. Het bereik in oogkleur, van blauw tot hazelbruin tot bruin (zie figuur 1), hangt af van het niveau van melaninepigment opgeslagen in het melanosoom “pakketten” in de melanocyten van de iris. Blauwe ogen bevatten minimale hoeveelheden pigment binnen een klein aantal melanosomen. Irissen van groenbruine ogen vertonen een matig pigmentgehalte en melanosoomgetal, terwijl bruine ogen het resultaat zijn van een hoog melaninegehalte dat over veel melanosomen is opgeslagen (zie figuur twee, links).

  tot op heden zijn acht genen geïdentificeerd die van invloed zijn op de oogkleur. Het OCA2-gen, dat zich op chromosoom 15 bevindt, lijkt een belangrijke rol te spelen bij het beheersen van het bruin/blauwe kleurenspectrum. OCA2 produceert een eiwit genaamd P-eiwit dat betrokken is bij de vorming en verwerking van melanine. De individuen met OCA2 veranderingen die P-proteã ne verhinderen worden geproduceerd geboren met een vorm van albinisme. Deze individuen hebben zeer licht gekleurd haar, ogen en huid. Er zijn ook niet-ziekteveroorzakende OCA2-varianten (allelen) geïdentificeerd. Deze allelen veranderen p-eiwitniveaus door de hoeveelheid OCA2 RNA te controleren die wordt gegenereerd. Het allel dat in hoge niveaus van P-proteã ne resulteert is verbonden met bruine ogen. Een ander allel, geassocieerd met blauwe oogkleur, vermindert dramatisch de P-eiwitconcentratie.

  aan de oppervlakte klinkt dit als het dominante/recessieve oogkleurmodel dat al tientallen jaren in biologieles wordt onderwezen. Nochtans, terwijl ongeveer driekwart van oogkleurvariatie door genetische veranderingen in en rond dit gen kan worden verklaard, is OCA2 niet de enige invloed op kleur. Een recente studie die oogkleur vergeleek met OCA2-status toonde aan dat 62 procent van de individuen met twee kopieën van het blauwogige OCA2-allel, evenals 7,5 procent van de individuen die de bruinogige OCA2-allelen hadden, blauwe ogen hadden. Een aantal andere genen (zoals TYRP1, ASIP en ALC42A5) functioneren ook in de melanineweg en verschuiven de totale hoeveelheid melanine huidig in de iris. De gecombineerde inspanningen van deze genen kunnen melanineniveaus verhogen om hazelaar of bruine ogen te produceren, of totale melanine te verminderen resulterend in blauwe ogen. Dit verklaart hoe twee ouders met blauwe ogen Groen – of bruinogige kinderen kunnen hebben – een onmogelijke situatie onder het Davenport single gen model) – de combinatie van kleur allelen ontvangen door het kind resulteerde in een grotere hoeveelheid melanine dan elk ouder afzonderlijk bezat.

  als kanttekening, hoewel er een grote variatie in oogkleur is, bestaan andere kleuren dan bruin alleen bij individuen van Europese afkomst. Afrikaanse en Aziatische populaties zijn meestal bruinoog. In 2008 publiceerde een team van onderzoekers die het OCA2-gen bestuderen resultaten die aantonen dat het allel geassocieerd met blauwe ogen slechts binnen de laatste 6.000 – 10.000 jaar binnen de Europese bevolking voorkwam.

  Pigmentatieonderzoek aan HudsonAlpha
  Dr.Greg Barsh, een arts-wetenschapper die onlangs is toegetreden tot de HudsonAlpha faculteit, en zijn lab studie key aspects of cell signaling and natural variation as a means to bet understanding, diagnostic and treat human diseases. In het bijzonder richtte zijn werk zich op pigmentatiestoornissen. Hij heeft mutaties onderzocht die gemakkelijk waarneembare eigenschappen beïnvloeden—zoals variatie in oog—, haar-of huidskleuren-als wegwijzer voor meer complexe processen zoals diabetes, obesitas, neurodegeneratie en melanoom, de meest ernstige vorm van huidkanker.

  Dr. Neil Lamb
  directeur pedagogische voorlichting
  HudsonAlpha Institute for Biotechnology