Geenit Hox-löytö, ominaisuudet ja kehitys



geenit HOX ne ovat suuri geeniperhe, joka vastaa kehon rakenteiden kehityksestä. Niitä on löydetty kaikista metasoaneista ja muista linjoista, kuten kasveista ja eläimistä. Siksi niille on ominaista evoluutiolla hyvin säilynyt.

Nämä geenit toimivat seuraavasti: ne koodittavat transkriptiotekijää - proteiinia, joka kykenee vuorovaikutukseen DNA: n kanssa - joka ilmaistaan ​​yksilön tietyllä alueella jo varhaisimmista kehitysvaiheista. Tätä DNA: ta sitovaa sekvenssiä kutsutaan homeoboksiksi.

Lähes 30 vuoden tutkimuksella tällä alalla tutkijat ovat tutkineet erilaisia ​​linjoja ja tulleet siihen tulokseen, että näiden geenien ilmentymismallit liittyvät voimakkaasti kehon akseleiden alueellistumiseen..

Tämä näyttö viittaa siihen, että geenit HOX heillä on ollut välttämätön rooli elävien olentojen kehon kehityksessä, erityisesti Bilateriassa. Siten geenit HOX ovat sallineet selittää eläinmuotojen upean monimuotoisuuden molekyylinäkökulmasta.

Meillä ihmisillä on 39 geeniä HOX. Nämä ryhmitellään neljään rykelmä tai ryhmät, jotka sijaitsevat eri kromosomeissa: 7p15, 17q21.2, 12q13 ja 2q31.

indeksi

  • 1 Discovery
  • 2 Mitkä ovat Hox-geenit?
    • 2.1 Terminologia
  • 3 Ominaisuudet
  • 4 Hox-geenien kehitys
    • 4.1 Selkärankaisten alkuperä
  • 5 Viitteet

löytö

Geenien löytäminen HOX se oli virstanpylväs evoluutio- ja kehitysbiologiassa. Nämä geenit havaittiin 70-80-luvuilla, koska hedelmilennossa oli havaittu kaksi keskeistä mutaatiota, Drosophila melanogaster.

Yksi mutaatioista, Antennapedian, muuntaa antennit jaloiksi mutaation aikana bithorax aiheuttaa halterin (muunneltujen rakenteiden, tyypillisten hyönteisten kanssa siivet) muutoksen toisessa siipiparissa.

Kuten voidaan nähdä, kun geenit HOX heillä on mutaatioita, minkä seurauksena tämä on melko dramaattinen. Ja kuten Drosophila, muutos johtaa rakenteiden muodostumiseen väärissä paikoissa.

Ennen geenien löytämistä HOX, Useimmat biologit ajattelivat, että morfologinen monimuotoisuus oli tuettu monella eri DNA: lla. Oli loogista olettaa, että esimerkiksi valaan ja hummingbirdin väliset ilmeiset erot pitäisi näkyä geneettisissä termeissä..

Geenien saapuessa HOX, tämä ajatus otti täydellisen käännöksen ja antoi uuden lähestymistavan biologiaan: yhteinen geneettisen kehityksen polku, joka yhdistää metaasojen ontogeenia.

Mitkä ovat Hox-geenit?

Ennen geenien käsitteen määrittelyä HOX, On tärkeää tietää, mitä geeni on ja miten se toimii. Geenit ovat DNA-sekvenssejä, joiden viesti ilmaistaan ​​fenotyypissä.

DNA: n sanoma kirjoitetaan nukleotideihin, joissakin tapauksissa nämä siirtyvät messenger-RNA: han ja ribosomit kääntävät tämän aminohapposekvenssiksi - proteiinien rakenteellisiksi "lohkoiksi".

Geenit HOX ne ovat tunnetuimpia kotitekoisten geenien luokkaa, joiden tehtävänä on valvoa kehon rakenteiden spesifisiä kuvioita. Nämä ovat vastuussa segmenttien identiteetin säätämisestä eläinten antero-posteriorista akselia pitkin.

Ne kuuluvat yhteen geeniperheeseen, joka koodaa proteiinia, jolla on spesifinen aminohapposekvenssi, joka kykenee vuorovaikutukseen DNA-molekyylin kanssa.

Siellä termi homeobox tulee kuvaamaan tätä osaa geenistä, kun taas proteiinissa sitä kutsutaan homeodomeeniksi. Homeoboksisekvenssillä on 180 emäsparin sekvenssi ja nämä domeenit ovat evoluutiolla hyvin konservoituneita eri Phyla: n välillä.

Tämän vuorovaikutuksen ansiosta DNA: n, geenien, kanssa HOX voivat säätää muiden geenien transkriptiota.

terminologia

Mukana olevat geenit ovat sanottuja morfologisia toimintoja loci homeotic. Eläinten valtakunnassa tärkeimmät tunnetaan nimellä loci HOM (selkärangattomilla) ja loci HOX (selkärankaisilla). Niitä kutsutaan kuitenkin yleisesti lociksi HOX.

piirteet

Geenit HOX Heillä on joukko hyvin omituisia ja mielenkiintoisia ominaisuuksia. Nämä keskeiset näkökohdat auttavat ymmärtämään sen toimintaa ja sen potentiaalista roolia evoluutiobiologiassa.

Nämä geenit on järjestetty "geenikomplekseiksi", mikä tarkoittaa, että ne sijaitsevat kromosomien läheisyydessä - niiden paikkatietoalueen suhteen.

Toinen ominaisuus on yllättävä korrelaatio, joka esiintyy DNA-sekvenssin geenien järjestyksen ja näiden geenien tuotteiden antero-posteriorisen sijainnin välillä alkiossa. Kirjaimellisesti geenit, jotka menevät "eteenpäin" ovat tässä asennossa.

Samalla tavoin tilakolino- riteetin lisäksi on ajallinen korrelaatio. Geenit, jotka sijaitsevat 3'-päässä, näkyvät aikaisemmin yksilön kehityksessä verrattuna niihin, jotka löytyvät edelleen takaisin.

Geenit HOX kuuluvat luokkaan ANTP, joka sisältää myös geenejä Hoxille (niihin liittyvät), NK-geenit ja muut.

Geenien kehitys HOX

Mitään geenejä ANTP-luokasta ei ollut metaaseista. Tämän eläinryhmän evoluutiomuutoksessa porifera oli ensimmäinen ryhmä, joka erosi toisistaan, jota seurasivat cnidarianit. Nämä kaksi linjaa edustavat kahta bilateradoksen basaaliryhmää.

Geneettinen analyysi suoritettiin kuuluisalla sienellä Amphimedon queenslandica - sen maine johtuu hermoston geeneistä - paljasti, että tällä porifereellä on useita NK-tyyppisiä geenejä, mutta ei geeniä HOX tai Hoxille.

Cnidariansissa ei ole raportoitu geenejä HOX sellaisenaan, että ne täyttävät edellä mainitut ominaisuudet. On kuitenkin olemassa geenejä HOX-like.

Toisaalta selkärangattomilla on yksi geeniklusteri HOX, selkärankaisilla on useita kopioita. Tämä tosiasia on ollut ratkaiseva, ja se on herättänyt teorian kehitystä ryhmän kehityksestä.

Selkärankaisten alkuperä

Tämän näkökulman klassinen näkemys väittää, että ihmisen genomin neljä geeniryhmää ovat peräisin koko genomin kahden replikointikierroksen ansiosta. Uusien sekvensointitekniikoiden kehittäminen on kuitenkin aiheuttanut epäilyjä teoriasta.

Uudet todisteet tukevat hypoteesia, joka liittyy pienimuotoisiin tapahtumiin (segmenttien päällekkäisyys, geenien yksilöllinen päällekkäisyys ja siirrot), jotka saavuttivat suuren määrän geenejä HOX että tänään havaitsemme tässä ryhmässä.

viittaukset

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Ihminen HOX geeniperhe. Nukleiinihappotutkimus, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferner, D. E. (2011). HOX ja Hoxille geenit evoluutiossa, kehityksessä ja genomiikassa. Genomiikka, proteomiikka ja bioinformatiikka, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., & Wellik, D. M. (2016). HOX geenit ja evoluutio. F1000Research, 5, F1000-tiedekunta Rev-859.
  4. Lappin, T. R., Grier, D.G., Thompson, A. & Halliday, H.L. (2006). HOX-geenit: viettelevä tiede, salaperäiset mekanismit. Ulsterin lääketieteellinen lehti, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J. C., Lemons, D., & McGinnis, W. (2005). moduloiva HOX geeni toimii eläimen kehon kuvioinnin aikana. Nature Reviews Genetics, 6(12), 893.