Gen Hox-funn, egenskaper og evolusjon



den gener Hox de er en stor genfamilie som er ansvarlig for å regulere utviklingen av kroppsstrukturer. De har blitt funnet i alle metazoaner og i andre linjer, som planter og dyr. Derfor er de preget av å være evolusjonært veldig bevart.

Disse gener arbeider på følgende måte: de kodes for en transkripsjonsfaktor - et protein som er i stand til å interagere med DNA - som uttrykkes i et bestemt område av individet fra de tidligste utviklingsstadiene. Denne DNA-bindende sekvensen kalles homeobox.

Med nesten 30 års forskning på dette feltet har forskere studert forskjellige linjer og har kommet til den konklusjon at uttrykksmønstrene av disse generene sterkt er knyttet til regionaliseringen av kroppsaksene..

Dette beviset tyder på at genene Hox De har spilt en uunnværlig rolle i utviklingen av kroppsplanene for levende vesener, spesielt i Bilateria. Dermed generene Hox har lov til å forklare det praktfulle mangfoldet av dyreformer, fra et molekylært perspektiv.

I oss, mennesker, er det 39 gener Hox. Disse er gruppert i fire klynge eller grupper, plassert i forskjellige kromosomer: 7p15, 17q21.2, 12q13 og 2q31.

index

  • 1 Discovery
  • 2 Hva er Hox-gener?
    • 2.1 Terminologi
  • 3 egenskaper
  • 4 Evolusjon av Hox-gener
    • 4.1 Opprinnelsen til vertebrater
  • 5 referanser

oppdagelse

Oppdagelsen av gener Hox Det var en milepæl i evolusjonær og utviklingsbiologi. Disse genene ble oppdaget mellom 70- og 80-tallet takket være observasjonen av to sentrale mutasjoner i fruktfluen, Drosophila melanogaster.

En av mutasjonene, Antennapedia, forvandler antennene til bena, mens mutasjonen bithorax forårsaker transformasjon av halteri (modifiserte strukturer, typiske for insekter med vinger) i et annet par vinger.

Som det kan ses når generene Hox de har mutasjoner, resultatet av dette er ganske dramatisk. Og som i Drosophila, endringen fører til dannelsen av strukturer på feil steder.

Før oppdagelsen av gener Hox, De fleste biologer mente at det morfologiske mangfoldet ble støttet med en rekke DNA. Det var logisk å anta at de åpenbare forskjellene mellom en hval og en kolibri, for eksempel, skulle gjenspeiles i genetiske termer..

Med ankomsten av gener Hox, denne tanken tok en komplett tur, og gir vei til et nytt paradigme i biologi: en felles vei for genetisk utvikling som forener Ontogeny av Metazoans.

Hva er Hox-gener?

Før du definerer begrepet gener Hox, Det er viktig å vite hva et gen er og hvordan det fungerer. Gener er DNA-sekvenser hvis melding er uttrykt i en fenotype.

Meldingen av DNA er skrevet i nukleotider, i noen tilfeller passerer disse til et messenger-RNA, og dette blir oversatt av ribosomer i en sekvens av aminosyrer - de strukturelle "blokkene" av proteinene.

Generene Hox de er den mest kjente klassen av homeotiske gener, hvis funksjon er å kontrollere bestemte mønstre av kroppsstrukturer. Disse er ansvarlige for å kontrollere identiteten til segmentene langs dyrets antero-bakre akse.

De tilhører en enkelt genfamilie som koder for et protein som har en bestemt aminosyresekvens som er i stand til å interagere med DNA-molekylet.

Det er her begrepet homeobox kommer fra å beskrive den delen i genet, mens det i proteinet kalles homeodomain. Homeobox-sekvensen har en sekvens på 180 basepar, og disse domenene er evolusjonært meget bevart mellom forskjellige Phyla.

Takket være denne samspillet med DNA, gener Hox er i stand til å regulere transkripsjonen av andre gener.

terminologi

De involverte gene er sagt at morfologiske funksjoner kalles loci homeotiske. I dyreriket er de viktigste kjent som loci HOM (hos hvirvelløse dyr) og loki Hox (hos vertebrater). Imidlertid er de vanligvis kjent som loci Hox.

funksjoner

Generene Hox De har en rekke svært spesielle og interessante egenskaper. Disse sentrale aspektene bidrar til å forstå dens funksjon og dens potensielle rolle i evolusjonær biologi.

Disse genene er organisert i "genkomplekser", som betyr at de ligger nær kromosomene - når det gjelder deres romlige plassering.

Den andre karakteristikken er den overraskende korrelasjonen som eksisterer mellom ordren av gener i DNA-sekvensen og den antero-posterior plasseringen av produktene av disse genene i embryoet. Bokstavelig talt er de gener som går "fremover" i den posisjonen.

På samme måte er det i tillegg til romlig kolinearitet en tidsmessig korrelasjon. Generene som befinner seg ved 3'-enden, synes tidligere i utviklingen av individet, sammenlignet med de som er funnet lenger tilbake.

Generene Hox tilhører klassen som kalles ANTP, som også inkluderer gener For Hox (relatert til disse), NK-gener og andre.

Evens utvikling Hox

Ingen gener av ANTP-klassen var av Metazoans. I den evolusjonære utviklingen av denne dyregruppen var porifera den første gruppen å skille, etterfulgt av cnidarians. Disse to linjene representerer de to basale gruppene av bilaterados.

Genetisk analyse utført på den berømte svampen Amphimedon queenslandica - sin berømmelse skyldes gener for nervesystemet - viste at denne poriferen har flere gener av NK-typen, men ikke noe gen Hox eller For Hox.

I cnidarians er ingen gener blitt rapportert Hox som sådan at de overholder de nevnte egenskaper. Det er imidlertid gener Hox-lignende.

På den annen side har hvirvelløse dyr en enkelt klynge av gener Hox, mens vertebrater har flere eksemplarer. Dette faktum har vært avgjørende og har inspirert utviklingen av teorier om utviklingen av gruppen.

Opprinnelsen til vertebrater

Den klassiske oppfatning av dette aspektet hevder at de fire klyngene av gener i det menneskelige genomet oppsto takket være to runder av replikasjon av hele genomet. Utviklingen av nye sekvenseringsteknologier har imidlertid tvilget på teorien.

Det nye beviset støtter hypotesen relatert til småskala hendelser (duplisering av segmenter, individuell duplisering av gener og translokasjoner) som oppnådde det høye antallet gener Hox det i dag vi observerer i denne gruppen.

referanser

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Menneskene HOX genfamilie. Nukleinsyrer forskning, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferner, D. E. (2011). Hox og For Hox gener i evolusjon, utvikling og genomikk. Genomics, proteomics & bioinformatics, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., & Wellik, D. M. (2016). Hox gener og evolusjon. F1000Research, 5, F1000 Fakultet Rev-859.
  4. Lappin, T.R., Grier, D.G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). HOX-gener: forførende vitenskap, mystiske mekanismer. Ulster medisinsk journal, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J.C., Citron, D., & McGinnis, W. (2005). moduler Hox genfunksjoner under dyrekroppsmønster. Naturomtaler Genetikk, 6(12), 893.