De genetische basis van de gangen

Eigenschappen kunnen worden onderverdeeld in twee groepen. Monogene eigenschappen en polygene eigenschappen. Monogene eigenschappen zijn eigenschappen die bepaald wordt door een enkel gen. Deze coderen meestal voor de eenvoudigere eigenschappen zoals vachtkleur bij paarden of haarkleur bij mensen. Polygene eigenschappen zijn eigenschappen waar meerdere genen voor coderen. Deze genen kunnen bijvoorbeeld zorgen voor het temperament van een paard, is een paard rustig of juist druk, of het karakter van een mens. [22]

DNA structuur

Een gen is dus een stukje van het DNA. DNA bestaat uit twee lange strengen nucleotiden die door met elkaar verbonden zijn en als een dubbele helix om elkaar heen draaien. In totaal heeft DNA vier verschillende nucleotiden die basen worden genoemd. Deze basen worden aangeduid door middel van de letters A(Adenine), T(Thymine), G(Guanine) en C(Cytosine).

De basen zitten in basenparen tegenover elkaar. Zo hoort A tegenover T en G tegenover C. Er zijn geen andere basenparen dan dit mogelijk. A kan niet tegenover C zitten en G niet tegenover T.

Onderstaande afbeelding laat een stuk DNA zien. De bovenste rij is een deel en de onderste rij is een deel. De delen staan los van elkaar en elk deel hoort bij een ander chromosoom. De bovenste rij kan van een KWPN paard zijn en de onderste rij van een Ijslander. Te zien is een code van basen die ,op het moment dat er een gen nodig is, gebruikt kan worden. Wanneer een gen nodig is wordt een deel van het DNA afgelezen. Tijdens het aflezen zijn er telkens drie basen naast elkaar die coderen voor een aminozuur. In de bovenste rij van de afbeelding zijn de codes, CGG, TAG, CTT en CAT. Elke code codeert voor een eigen aminozuur. In totaal zijn er 21 aminozuren die gemaakt kunnen worden. Deze aminozuren worden met elkaar verbonden tot een eiwit en dat eiwit gaat in de cel, of daarbuiten, zijn taak uitvoeren.

Soms kan het gebeuren dat er tijdens de celdeling iets mis gaat en een deel van het DNA verkeerd gekopieerd wordt. Dat resulteert dan in een mutatie.

Bovenstaande afbeelding laat op een andere manier heel duidelijk zien wat er gebeurd bij een mutatie. In de bovenste zin zit geen mutatie. Alle basen (de woorden), in groepjes van drie, liggen logisch naast elkaar. In de derde zin is één base veranderd waardoor de volgorde van de basen niet meer kloppen. Dat is ook wat er gebeurd bij de mutaties voor extra gangen.

DMRT3 mutatie

Bij het Ijslandse paard is er sprake van een mutatie. De mutatie heeft geresulteerd in een verandering in de rug van het paard en daardoor is het paard in staat extra gangen uit te voeren. Om beter te kunnen uitleggen wat er bij deze mutatie gebeurd, is het van belang om eerst te kijken naar het onderdeel van het paard waar deze mutatie betrekking tot heeft.

De informatie over de DMRT3 mutatie komt van een onderzoek dat is gedaan door FEIF. Zij kwamen per toeval op de mutatie terecht tijdens een ander onderzoek en nadat ze dit tegenkwamen zijn ze hier verder onderzoek naar gaan doen.

Bij DMRT3 kunnen we spreken over een mutatie. De afbeelding hierboven laat in de bovenste rij een deel van de code van een normaal paard zien en in de onderste rij dat van een Ijslands paard. Beide codes horen bij het DMRT3 gen. Echter bij de Ijslander is die gemuteerd. Bij de Ijslander is er een base veranderd waardoor de codes voor de aminozuren veranderen. Door deze verandering komt er eerder een stopcodon op het gen waardoor het eiwit DMRT3 korter wordt en anders gaat functioneren. In dit geval heeft de mutatie niet slecht uitgepakt. [21]

Het voortbewegen van zoogdieren is afhankelijk van een centraal patroon in de neuronen van de ruggenmerg dat genetisch is vastgelegd en de ledemaatbeweging coördineerd.

Het gen wat hier een cruciale rol in speelt is het DMRT3-gen. Dit gen bevindt zich in alle zoogdieren en zorgt voor de voortgang bewegingen bij zoogdieren. De afbeelding hierboven toont de dwarsdoorsnede van de ruggenmerg. Het DMRT3 gen bevindt zich in de witte stof, waar zich voornamelijk zenuwcellen bevinden. De mutatie zorgt ervoor dat een deel van de zenuwcellen veranderen en zich dus anders gaan gedragen. Dat resulteert in extra gangen. [21]

Het DMRT3-gen is een gen hoort bij de familie van de DMRT genen. Van deze genen werd vroeger gedacht dat ze van invloed waren bij de bepaling van het geslacht van de organismen bij wie deze genen gevonden waren. Dat is deels waar maar uit meerdere onderzoeken is gebleken dat het nog veel meer functies heeft.[23]

DMRT staat in het engels voor doublesex and mab-3-related transcription factor. Het is een groep moleculen die gekarakteriseerd wordt door een DM domein. Het DM domein is een weinig voorkomend cysteïne-rijk DNA motief. Het DM domein bindt zich met behulp van twee zinkatomen aan een kleine inkeping in het DNA. Naast dat DMRT kan binden aan DNA door het DM domein, heeft het ook overeenstemming met genen die een rol spelen in het bepalen van het geslacht van een organisme.[23]

De DMRT genen nemen acht verschillende vormen aan die elk coderen voor een andere functie. Vaak worden verschillende DMRT genen bij elkaar gevonden waar ze samen een functie uitoefenen.

Als er in de tabel naar DMRT3 wordt gekeken is te zien dat de genen in ruggengraat gevonden zijn bij muizen en kippen.

Verder is er in het onderzoek waar deze gegevens vandaan komen weinig terug te vinden over DMRT3. In de afbeelding hiernaast is een ruggengraat van een muis te zien met pijlen die wijzen naar blauwe vlekjes die DMRT3 aantonen. Het is goed te zien dat het over de gehele ruggengraat is verspreid.

Zoals al eerder is genoemd in ons profielwerkstuk hebben paarden verschillende manieren van voortbewegen. Ze kunnen stappen, draven en galopperen. Sommige rassen, zoals de Ijslander, zijn in staat om nog een extra gang te gebruiken tijdens het voortbewegen. Deze extra gang(en) kunnen niet zomaar uitgevoerd worden. Bij een onderzoek waarvoor 30 viergangers en 40 vijfgangers zijn gebruikt was te zien dat een mutatie op het DMRT3 gen zorgde voor de aanleg voor extra gangen.[24]

Voor dit onderzoek hebben ze gekeken naar muizen en wat het DMRT3 gen inhield zonder dat er werd gekeken naar eventuele mutaties. Ze kwamen erachter dat muizen zonder DMRT3 gen veel meer moeite hadden om goed voort te bewegen. De voor- en achterpoten waren slecht gecoördineerd en de muizen konden  niet goed in een rechte lijn lopen. De afbeelding hieronder laat zien dat DMRT3 (rood) in de ruggengraat samenwerkt met een proteïne binder (groen). Door deze bevindingen kan geconcludeerd worden dat DMRT3 van belang is bij de beweging van organismen.[24]

Extra gangen

Maar waar zit dan de connectie met de extra gangen? Om dat te begrijpen moet er eerst nog een klein onderdeel uit de genetica uitgelegd worden. Organismen hebben chromosomenparen zoals aan het begin van dit hoofdstuk ook al is uitgelegd. Van elk chromosoom zijn dus twee varianten aanwezig, één van de vader en één van de moeder.

De tabel hierboven laat het DMRT3 gen zien. De grijze balk geeft de base aan die van belang is bij de mutatie, wanneer er sprake is van een mutatie is de base een letter A en wanneer daar geen sprake van is staat er een letter C. Paard 1 heeft twee keer letter C. Uit de bovenste rij heeft het paard de letter van de moeder en de onderste rij komt van de vader. Dit paard noemen we homozygoot voor C. Dat houdt in dat het paard twee keer een letter C heeft in de grijze balk. Dat wordt verder in dit profielwerkstuk omschreven als DMRT3-C/C.

Paard 2 heeft de letter A van zijn moeder gekregen en de letter C van zijn vader. Dit paard noemen we heterozygoot voor C. Dat betekend dat het paard zowel een letter C als een letter A in de grijze balk heeft. Dat wordt verder in dit profielwerkstuk omschreven als DMRT3-C/A.

Paard 3 heeft twee keer de letter A. De bovenste van zijn moeder en de onderste van zijn vader. Dit paard is dan homozygoot voor A. Dat wordt verder in dit profielwerkstuk omschreven als DMRT3-A/A.

Paarden met verschillende fenotypen die zich uiten in verschillende genotypen.

Deze tabel [21] laat zien dat alle vijfgangers, op één paard na, homozygoot zijn voor A. Dat betekent dus het gen DMRT3 op beide chromosomen een mutatie heeft. Voor viergangers is dat niet het geval. De viergangers zijn zowel homozygoot voor A als heterozygoot voor C. Bij een genotype van DMRT3-C/A heeft het paard een chromosoom met A en een chromosoom met C. Tijdens het aflezen van het gen kan het dus zijn dat de mutatie wel (A) of niet ( C) wordt afgelezen. Vijfgangers zijn paarden die tölt en telgang kunnen uitvoeren. Zij kunnen dit blijkbaar alleen bij een homozygote A. Viergangers kunnen als extra gang alleen tölt. Hiervoor hebben ze niet per se een homozygote A nodig. Het is ook mogelijk bij een heterozygote C.

Voor fokkers is deze informatie belangrijk. Door het DNA van hun dekhengsten en fokmerries te controleren op het DMRT3-gen kunnen ze een voorspelling doen voor de aanleg van de extra gangen. Een fokker streeft er naar om een vijfganger te fokken omdat die op de wedstrijden aan alle onderdelen kunnen meedoen en vaak goed zijn in de extra gangen. De tabellen laten het percentage zien van de uitkomsten van verschillende merries met verschillende hengsten. Daarbij wordt gekeken naar het genotype van de merrie en de hengst. Dankzij deze gegevens is het voor de fokkers mogelijk om een inschatting te maken van de gangen van hun veulens.