El origen bioquímico del color amarillo de los periquitos

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El color amarillo, naranja y rojo en los loros (psitaciformes) es debido a unos pigmentos llamados psitacofulvinas (el color verde es combinación de psitacofulvinas amarillas y el color azul estructural de las plumas). Las psitacofulvinas son sintetizados por el propio animal en los folículos de sus plumas, a diferencia de los carotenoides de otras aves que se ingieren en la dieta. Carlos Bustamante (Univ. Stanford, California) y varios colegas han descubierto el gen y la enzima MuPKS que sintetizan la psitacofulvina amarilla en periquitos (Melopsittacus undulatus) y han propuesto una ruta metabólica para su síntesis.

Se ha secuenciado el genoma de 234 periquitos domésticos. Se ha descubierto que una mutación de un solo nucleótido en la proteína MuPKS impide la síntesis del pigmento; los periquitos con dicha mutación son azules en lugar de verdes y amarillos. En concreto, la mutación es una sustitución (R644W) de un solo nucleótico (SNP) en el gen de MuPKS que cambia un solo aminoácido en la proteína, de arginina (R) a triptófano (W). La sustitución R644W reduce la actividad enzimática de MuPKS; así, se estima que la enzima con Arg (R) es capaz de fabricar el pigmento en un número cientos de veces mayor que con Trp (W).

El artículo es Thomas F. Cooke, Curt R. Fischer, …, Carlos D. Bustamante, “Genetic Mapping and Biochemical Basis of Yellow Feather Pigmentation in Budgerigars,” Cell 171: 427-439 (2017), doi: 10.1016/j.cell.2017.08.016.

Según la genética mendeliana, la pigmentación azul de los periquitos tiene su origen en un gen (o alelo) recesivo; los genotipo R/R y R/W conduce a un fenotipo amarillo, mientras todos los periquitos azules tienen el genotipo W/W. La mutación en la proteína MuPKS (el cambio de R por W) dificulta la producción del pigmento amarillo y conduce a colores azules, blancos y ultravioletas; estos últimos son colores estructurales, en los que no interviene ningún pigmento, siendo debidos a la reflexión y refracción de la luz que incide en las plumas. La microestructura de las plumas refleja las longitudes de onda en el azul y absorbe las demás, siendo este azul iridiscente en muchos casos ya que la reflexión depende del ángulo de incidencia.

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Para el análisis genómico se han estudiado 69 855 SNPs en las secuencias de ADN de 234 periquitos domésticos, de los que 105 mostraban el fenotipo azul recesivo causado por la ausencia del pigmento amarillo. Además, se han secuenciado 15 ejemplares salvajes conservados en museos en Australia. Hay que recordar que el color amarillo fue seleccionado de forma artificial en cautividad.

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Una vez identificada la proteína responsable del pigmento amarillo se ha identificado una ruta metabólica para su producción. Esta ruta también debe formar parte del metabolismo de otros loros que presentan colores psittacofulvina, cuyo fenotipo varía del rojo al amarillo. Por ahora no se conoce la causa de esta variación; futuros estudios serán necesarios para clarificar, por ejemplo, el color naranja recesivo en los inseparables (Agapornis roseicollis). Estudios previos han encontrado que para el color rojo son claves los carbonos C14, C16, C18 y C20 de la psittacofulvina. Bustamante y sus colegas proponen que la diferencia entre el color amarillo y rojo para este pigmento se encuentra en el carbono C20 de su molécula (ausente en el caso amarillo); se desconoce cómo la bioquímica de la proteína MuPKS afecta a dicho carbono en unos casos pero no en otros.

Dibujo20171012 phylogeny color budgerigars pxhere com photo 621598Se ha realizado un análisis filogenético del gen (o de la proteína) MuPKS y se ha observado homólogos en casi todos los eucariotas. Otras aves como los pollos y los cuervos que no presentan tonalidades amarillas o verdes en su plumaje pueden expresan homólogos de MuPKS; se cree que hay mecanismo de regulación de esta proteína que aún está por desvelar. De nuevo, futuros estudios son necesarios.


2 Comentarios

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danieldaniel

Cuando dices:
Se ha descubierto que una mutación de un solo nucleótido en la proteína MuPKS impide la síntesis del pigmento; los periquitos con dicha mutación son azules en lugar de verdes y amarillos
habría que decir: “son azules y blancos en lugar de verdes y amarillos”
En el mismo animal se dan los dos colores: verde y amarillo, (o azul y blanco), dependiendo de si se expresa, (o no) en las plumas el pigmento que da el color estructural.
Como se ve en la primera figura, la asuencia de color estructural da lugar a amarillo si hay psitacofulvina R y a blanco si hay psitacofulvina W.
Supongo que para animales completamente amarillos o blancos habría una mutación que produce la ausencia de color estructural en todo el plumaje. Sería una epistasia simple, no sabemos si dominante o recesiva.

danieldaniel

Por cierto también es erróneo decir:
Según la genética mendeliana, la pigmentación azul de los periquitos tiene su origen en un gen (o alelo) recesivo; los genotipo R/R y R/W conduce a un fenotipo amarillo, mientras todos los periquitos azules tienen el genotipo W/W.
Los genotipos R/R y R/W darán fenotipo verde (resultado del pigmento amarillo + azul estructural), mientras que W/W dará azul, y eso es siempre y cuando esté presente el color estructural, que depende otro gen distinto.
El color amarillo del artículo se obtiene al expresar el gen en levaduras, en las que al no haber color estructural, se acumula el pigmento amarillo

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