A complexa genética da cor dos olhos: você sabe quem são os responsáveis?

A presença do pigmento melanina na íris é responsável pela impressão visual da coloração do olho humano (cor dos olhos), com padrões complexos também evidentes nesse tecido, incluindo criptas de Fuchs, nevos, nódulos de Wolfflin e sulcos de contração.

A base genética subjacente à determinação e herança dessas características tem sido objeto de debate e investigação desde o início dos estudos de características quantitativas em humanos. Embora a segregação da cor dos olhos castanho-azulados tenha sido descrita usando um modelo simples de gene dominante-recessivo Mendeliano, isso é muito simplista.  

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Padrão de herança complexo 

Com base na observação de mais de dois fenótipos, a cor dos olhos tem um padrão de herança mais complexo. As gamas de cores dos olhos incluem vários tons de marrom, avelã, verde, azul, cinza e, em casos raros, violeta e vermelho. A visão tradicional estava correta em que um alelo que codifica marrom é dominante sobre verde ou azul, e o verde tem precedência sobre o azul.

Os melanócitos no estroma e nas camadas anteriores do olho mantêm melanina em seu citoplasma. No resto do corpo, a melanina é secretada pelas células. Isso fornece uma explicação por que alguns bebês desenvolvem a cor dos olhos, mas a pigmentação da pele muda constantemente ao longo da vida.   

Apesar da diferença das cores dos olhos, o número de melanócitos não difere. A quantidade e qualidade da melanina no citoplasma determina a cor observada do olho. Quando a luz passa através de uma grande quantidade de melanina, a maior parte da luz visível é absorvida, e o pouco que é refletido de volta parece marrom.

Esse mesmo fenômeno é a razão pela qual a pupila parece preta. À medida que a cor dos olhos clareia, menos melanina está presente nas células, refletindo mais o espectro visível. Olhos vermelhos e violetas vêm da falta de pigmento. A aparência vermelha é o reflexo dos vasos sanguíneos. Quando há pouco pigmento para produzir uma cor azul forte, os reflexos vermelhos interagem com a pequena quantidade de azul, produzindo uma cor violeta.   

O processo biológico para produção de melanina, melanogênese, envolve numerosas interações proteicas. Em órgãos específicos de melanócitos, conhecidos como melanossomas, ocorrem duas vias para a melanogênese. Um leva à eumelanina, um pigmento mais escuro (marrom-preto), e o outro à feomelanina, um pigmento claro (vermelho-amarelo). Tirosinase (TYR), a enzima responsável pela produção de pigmentos no corpo, inicia a síntese de ambos os tipos de melanina catalisando uma reação entre tirosina e dopa, formando dopaquinona. Na presença de cisteína, a reação prosseguirá para formar feomelanina. Para formar eumelanina, dopacromo tautomerase, TYR e proteína 1 relacionada à TYR completa a via química da dopaquinona.   

Genes da cor dos olhos 

Finalmente, dois genes principais são responsáveis pela cor dos olhos: HERC2 e OCA2. Durante os primeiros estudos para classificar genes para a cor dos olhos, acreditava-se que o OCA2 era o fator dominante para a determinação da cor dos olhos. Nos últimos dois anos, HERC2, uma região codificadora da ubiquitina ligase, foi associada mais fortemente à cor dos olhos. Ambos os genes estão localizados no cromossomo 15. OCA2 varia de 15q11.2-12 e HERC 2 começa em 15q13. Esses genes são da maior importância para a cor dos olhos. Numerosas ligases de ubiquitina são codificadas em todo o corpo.   

O cromossomo 15 contém HERC1 e HERC2. Problemas apenas com HERC2 levam ao mau funcionamento do tecido nervoso, tamanho pequeno e semi-esterilidade ou esterilidade. Eles ajudam na secreção hormonal, que afeta a hipófise e pode levar à disfunção do hipotálamo e de outros complexos proteicos. O grande gene HERC2 requer 211 kb e 93 exons que codifica uma proteína de 528 kDa composta por 4.834 resíduos. A OCA2 codifica uma importante proteína transmembrana no processo de maturação do melanossoma: a proteína P.

Semelhante à proteína transportadora associada à membrana, ela transporta melanossomas, mas, além disso, controla seu pH. Portanto, a proteína P codificada por OCA2 afeta a quantidade e a qualidade da melanina que se deposita nos melanócitos. Em camundongos e humanos onde a proteína P não é funcional, ocorre albinismo, indicando seu papel crucial na pigmentação. O gene localizado a 11,7 kb de HERC2 requer 345 kb, mas requer apenas 24 exons para produzir uma proteína de 110 kDa com 838 resíduos.  

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Maturação de melanina 

Embora as proteínas acima mencionadas sejam responsáveis pela produção de melanina, outras proteínas são responsáveis pela maturação da melanina. Mem-proteína transportadora associada à brana e proteína p oculocutânea albinismo II (OCA2) transporta melanossomas para maturação da melanina.

O receptor de melanocortina 1 (MC1R) instrui um melanócito a mudar produção entre eumelanina e feomelanina. Portanto, essas duas proteínas afetam a qualidade e a quantidade da melanina na célula. Outros genes muito menores são responsáveis pela produção da cor dos olhos, como proteína sinalizadora agouti, mas geralmente têm efeitos minúsculos.