Eén enzym zorgt voor vele papegaaikleuren

Een puntmutatie in het ALDH3A2-gen bepaalt de kleur van het verenpak van de witruglori.

Papegaaien danken hun veelkleurige verenkleed waarschijnlijk grotendeels aan één enkel enzym, dat rode, oranje, gele en groene tinten nauwkeurig afstemt. De kleurvariatie van deze vogels is het resultaat van psittacofulvinen: unieke pigmenten die uitsluitend bij papegaaien worden gevonden. Een internationaal onderzoeksteam heeft ontdekt dat bij witruglori’s het enzym ALDH3A2 door middel van een oxidatiereactie de kleur van de veren bepaalt. ALDH3A2 zet in de papegaaispecifieke pigmenten de aldehydegroepen om naar carboxylgroepen. Oranje tot rode veren bevatten voornamelijk psittacofulvinen met een aldehydegroep, terwijl gele en groene veren meer pigmentmoleculen met een carboxylgroep bevatten (Science, 31 oktober).

Om het moleculaire mechanisme achter het door psittacofulvinen veroorzaakte kleurenspectrum te achterhalen, kwantificeert het onderzoeksteam de aanwezigheid van verschillende psittacofulvinen in veren met verscheidene kleuren, afkomstig van verschillende soorten papegaaien. Ze voeren daarnaast een genetische analyse uit op het genoom van de witruglori (Pseudeos fuscata), die in twee kleurvarianten voorkomt: rood en geel. Zo zijn de onderzoekers in staat om een specifiek gebied op het genoom te identificeren dat verantwoordelijk is voor de kleurvariatie. Bij de onderzochte papegaaiensoort blijkt een enkele puntmutatie in de buurt van het ALDH3A2-gen bepalend te zijn voor de kleur van het verenpak. Volgens de onderzoekers verhoogt de mutatie de expressie van ALDH3A2 in de cellen die verantwoordelijk zijn voor pigmentvorming in veren. Ze ondersteunen hun vermoeden met gistcelexperimenten, waarbij het team met behulp van genetische manipulatie kan aantonen dat ALDH3A2 daadwerkelijk in staat is om rode pigmenten om te zetten in gele. Vermoedelijk speelt ALDH3A2 of een soortgelijk enzym ook bij andere papegaaiensoorten een vergelijkbare rol. Liliana D’Alba, evolutiebioloog bij Naturalis en voormalig begeleider van twee van de coauteurs van het recente onderzoek in Science , merkt op dat het werk zeer succesvol voortbouwt op bestaande kennis. ‘De kracht van dit onderzoekstuk ligt in de multidisciplinaire benadering. De onderzoekers gebruiken biochemische, genomische en evolutionaire tools om ideeën te testen die in eerder gepubliceerde studies naar voren waren gebracht.’ De uitgebreide methodologie leidt tot een unieke bevinding. Het toont aan hoe relatief eenvoudige moleculaire veranderingen kunnen leiden tot aanzienlijke fenotypische variaties. ‘Voor zover ik weet is de identificatie van een soortgelijk enzym, dat verantwoordelijk is voor de kleine verandering in de structuur van het pigment, niet eerder in een ander systeem gemeld’, stelt D’Alba.

KLEURENPRACHT

Uit de studie blijkt bovendien dat ALDH3A2 evolutionair geconserveerd is, wat betekent dat het enzym zich waarschijnlijk heeft aangepast aan een rol in kleurvariatie zonder andere functies in het lichaam te verstoren. Hoewel de totale kleurenpracht aan papegaaienveren waarschijnlijk het resultaat is van meerdere genetische factoren, wijst dit onderzoek erop dat zelfs kleine veranderingen in de expressie van één enzym tot aanzienlijke kleurveranderingen kunnen leiden. Dit verklaart waarom papegaaien zo’n enorme diversiteit aan kleuren vertonen en waarom deze kleuren vaak snel evolueren binnen een papegaaienfamilie.

Zie ook:
-A single enzyme can alter the vibrant colors in parrot plumage - ScienceNews (31 oktober 2024)