Geenid Hoxi avastus, omadused ja areng



The geenid Hox nad on suur geeniperekond, kes vastutavad keha struktuuride arengu reguleerimise eest. Neid on leitud kõigis metasoanides ja teistes sugupuudes, nagu taimed ja loomad. Seetõttu iseloomustab neid evolutsiooniliselt väga konserveerunud.

Need geenid toimivad järgmiselt: nad kodeerivad transkriptsioonifaktorit - valku, mis on võimeline DNA-ga interakteeruma -, mida väljendatakse konkreetse indiviidi piirkonnas juba varases arenguetapis. Seda DNA siduvat järjestust nimetatakse homeoboksiks.

Ligi 30-aastase uurimistööga selles valdkonnas on teadlased uurinud erinevaid liine ja jõudnud järeldusele, et nende geenide ekspressioonimustrid on tugevalt seotud keha telgede piirkondadeks jaotumisega..

Need tõendid näitavad, et geenid Hox neil on olnud asendamatu roll elusolendite kehaliste plaanide arengus, eriti Bilaterias. Seega geenid Hox on võimaldanud selgitada loomsete vormide suurt mitmekesisust molekulaarsest vaatenurgast.

Meis, inimestel on 39 geeni Hox. Need on rühmitatud neljaks klaster või rühmad, mis paiknevad erinevates kromosoomides: 7p15, 17q21.2, 12q13 ja 2q31.

Indeks

  • 1 Avastus
  • 2 Mis on Hoxi geenid?
    • 2.1 Terminoloogia
  • 3 Omadused
  • 4 Hoxi geenide evolutsioon
    • 4.1 Selgroogsete päritolu
  • 5 Viited

Avastus

Geenide avastamine Hox see oli verstapost arengu- ja arengubioloogias. Need geenid avastati 70. ja 80. aastate vahel tänu kahe peamise mutatsiooni jälgimisele puuvilja lennul, Drosophila melanogaster.

Üks mutatsioonidest, antennapedia, muundab antennid jaladeks, mutatsioon bithorax põhjustab halteri (tiibadega putukatele iseloomulikud modifitseeritud struktuurid) ümberkujundamise teises tiiva paaris.

Nagu võib näha, kui geenid Hox neil on mutatsioonid, selle tulemus on üsna dramaatiline. Ja nagu Drosophila, muutus viib struktuuride moodustumiseni vales kohas.

Enne geenide avastamist Hox, Enamik biolooge arvas, et morfoloogilist mitmekesisust toetati mitmete DNA-dega. On loogiline eeldada, et ilmsed erinevused näiteks vaalade ja kolibri vahel peaksid kajastuma geneetilises mõttes..

Geenide saabumisega Hox, see mõte võttis täieliku käigu, andes teed bioloogias uuele paradigmale: ühine geneetilise arengu tee, mis ühendab metaaside ontogeeni.

Mis on Hoxi geenid?

Enne geenide mõiste määratlemist Hox, On oluline teada, milline on geen ja kuidas see toimib. Geenid on DNA järjestused, mille sõnum on väljendatud fenotüübis.

DNA sõnum on kirjutatud nukleotiidides, mõnel juhul edastatakse need messenger RNA-le ja ribosoomid teisendavad need aminohapete järjestuseks - valkude struktuurseks "plokiks"..

Geenid Hox nad on kõige tuntum homootsete geenide klass, mille ülesanne on kontrollida keha struktuuride spetsiifilisi mustreid. Need vastutavad segmentide identiteedi kontrollimise eest loomade antero-tagumise telje ulatuses.

Nad kuuluvad ühte geeniperekonda, mis kodeerib valku, millel on spetsiifiline aminohappejärjestus, mis on võimeline interakteeruma DNA molekuliga.

See on koht, kus termin "homeobox" pärineb selle osa kirjeldamisest geenis, samas kui valgus nimetatakse seda homeodomeeniks. Homeoboksi järjestusel on 180 aluspaari ja need domeenid on erinevate Phyla vahel evolutsiooniliselt väga konserveerunud.

Tänu sellele interaktsioonile DNA-ga, geenidega Hox on võimelised reguleerima teiste geenide transkriptsiooni.

Terminoloogia

Asjaomased geenid on nimetatud morfoloogilised funktsioonid lookused kodune Loomariigis on kõige olulisemad tuntud kui lookused HOM (selgrootutel) ja lookustes Hox (selgroogsetel). Kuid neid tuntakse üldiselt kui lookusi Hox.

Omadused

Geenid Hox Neil on mitmeid väga omapäraseid ja huvitavaid omadusi. Need peamised aspektid aitavad mõista selle toimimist ja selle potentsiaalset rolli evolutsiooni bioloogias.

Need geenid on organiseeritud "geenikompleksideks", mis tähendab, et nad paiknevad kromosoomide läheduses - nende ruumilise asukoha poolest.

Teine omadus on üllatav korrelatsioon, mis esineb DNA järjestuse geenide järjestuse ja nende geenide toodete antero-posteriori asukoha vahel embrüos. Sõna otseses mõttes on "ees" asuvad geenid selles asendis.

Samamoodi on lisaks ruumilisele kolineaarsusele ka ajaline korrelatsioon. Geenid, mis asuvad 3'-otsas, ilmuvad indiviidi arengus varem varasemast kaugemale.

Geenid Hox kuuluvad klassi nimega ANTP, mis hõlmab ka geene Hoxi jaoks (nendega seotud), NK geenid ja teised.

Geenide areng Hox

Ükski ANTP-klassi geen ei olnud metaaslastest. Selle loomarühma evolutsioonilises evolutsioonis olid porifera esimesed rühmad, kellest eraldati, millele järgnesid cnidarianid. Need kaks liini esindavad kahte bilateradose basaalrühma.

Kuulsa käsnaga tehtud geneetiline analüüs Amphimedon queenslandica - selle kuulsus on tingitud närvisüsteemi geenidest - selgus, et sellel porifeeril on mitu NK-tüüpi geeni, kuid mitte geeni. Hox o Hoxi jaoks.

Cnidarians ei ole geene teatatud Hox sellisena, et need vastavad eespool nimetatud omadustele. Siiski on olemas geene Hox-sarnane.

Teisest küljest omavad selgrootutel ühte geeniklastrit Hox, selgroogsetel on mitu koopiat. See asjaolu on olnud otsustava tähtsusega ja on inspireerinud rühma arengut käsitlevaid teooriaid.

Selgroogsete päritolu

Selle aspekti klassikaline vaade väidab, et inimese genoomi neli geenide klastrit pärinevad tänu kahele terve genoomi replikatsiooni voorule. Uute sekveneerimistehnoloogiate väljatöötamine on aga teooriat kahtluse alla seadnud.

Uued tõendid toetavad väikesemahuliste sündmuste (segmentide dubleerimine, geenide dubleerimine ja translokatsioonid) seotud hüpoteesi, mis saavutasid suure arvu geene Hox et täna me selles rühmas täheldame.

Viited

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Inimene HOX geeniperekond. Nukleiinhapete uuringud, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferner, D. E. (2011). Hox ja Hoxi jaoks geenid evolutsioonis, arengus ja genoomikas. Genoomika, proteoomika ja bioinformaatika, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., & Wellik, D. M. (2016). Hox geenid ja evolutsioon. F1000Research, 5, F1000 teaduskond Rev-859.
  4. Lappin, T. R., Grier, D. G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). HOX geenid: võrgutav teadus, salapärane mehhanism. Ulsteri meditsiiniajakiri, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J.C., Lemons, D., & McGinnis, W. (2005). Moduleerimine Hox geenifunktsioonid loomade keha mustrimisel. Nature Reviews Geneetika, 6(12), 893.