Gen Hox upptäckt, egenskaper och evolution



den gener Hox de är en stor genfamilj som ansvarar för att reglera utvecklingen av kroppsstrukturer. De har hittats i alla metazoaner och i andra linjer, som växter och djur. Därför kännetecknas de av att vara evolutionärt mycket bevarade.

Dessa gener arbetar på följande sätt: de kodar för en transkriptionsfaktor - ett protein som kan interagera med DNA - som uttrycks i ett visst område av individen från de tidigaste utvecklingsstadierna. Denna DNA-bindande sekvens kallas homeobox.

Med nästan 30 års forskning inom detta område har forskare studerat olika linjer och har kommit till slutsatsen att expressionsgenerna för dessa gener är starkt associerade med regionalisering av kroppsaxlar..

Detta bevis tyder på att generna Hox De har spelat en oumbärlig roll i utvecklingen av kroppsplanerna för levande varelser, särskilt i Bilateria. Således generna Hox har tillåtit att förklara den magnifika mångfalden av djurformer, ur ett molekylärt perspektiv.

I oss är det 39 gener Hox. Dessa är grupperade i fyra kluster eller grupper, som ligger i olika kromosomer: 7p15, 17q21.2, 12q13 och 2q31.

index

  • 1 Discovery
  • 2 Vad är Hox-generna?
    • 2.1 Terminologi
  • 3 egenskaper
  • 4 Evolution av Hox-gener
    • 4.1 Urval av ryggradsdjur
  • 5 referenser

upptäckt

Upptäckten av gener Hox Det var en milstolpe i evolutionär och utvecklingsbiologi. Dessa gener upptäcktes mellan 70- och 80-talen tack vare observationen av två viktiga mutationer i fruktflugan, Drosophila melanogaster.

En av mutationerna, Antennapedia, omvandlar antennerna till benen, medan mutationen bithorax orsakar omvandlingen av halteri (modifierade strukturer, typiska för insekter med vingar) i ett annat par vingar.

Som kan ses när generna Hox de har mutationer, resultatet av detta är ganska dramatiskt. Och som i Drosophila, förändringen leder till bildandet av strukturer på fel ställe.

Före upptäckten av generna Hox, De flesta biologer trodde att den morfologiska mångfalden stöddes med en mängd olika DNA. Det var logiskt att anta att de uppenbara skillnaderna mellan en val och en kolibri, till exempel, skulle återspeglas i genetiska termer..

Med ankomsten av gener Hox, den här tanken tog en komplett tur och gav plats till ett nytt paradigm i biologi: en gemensam väg för genetisk utveckling som förenar metogenoernas ontogeni.

Vad är Hox-generna?

Innan man definierar begreppet gener Hox, Det är viktigt att veta vad en gen är och hur den fungerar. Gener är DNA-sekvenser vars meddelande uttrycks i en fenotyp.

DNA-meddelandet är skrivet i nukleotider, i vissa fall passerar dessa till ett budbärar-RNA och detta översätts av ribosomen i en sekvens av aminosyror - de strukturella "blocken" av proteinerna.

Generna Hox de är den mest kända klassen av homeotiska gener, vars funktion är att kontrollera specifika mönster av kroppsstrukturer. Dessa är ansvariga för att kontrollera segmentens identitet längs djurens antero-posterioraxel.

De tillhör en enda genfamilj som kodar för ett protein som har en specifik aminosyrasekvens som kan interagera med DNA-molekylen.

Det är här termen homeobox kommer ifrån att beskriva den delen i genen, medan den kallas homeodomain i proteinet. Homeobox-sekvensen har en sekvens av 180 baspar och dessa domäner är evolutionärt mycket konserverade mellan olika Phyla.

Tack vare denna interaktion med DNA, generna Hox kan reglera transkriptionen av andra gener.

terminologi

De inblandade generna är nämnda morfologiska funktioner kallas loci homeotiska. I djurriket är de viktigaste kända som loci HOM (hos ryggradslösa djur) och loci Hox (hos ryggradsdjur). Men de är allmänt kända som loci Hox.

särdrag

Generna Hox De har en serie mycket speciella och intressanta egenskaper. Dessa nyckelaspekter hjälper till att förstå dess funktion och dess potentiella roll i den evolutionära biologin.

Dessa gener är organiserade i "genkomplex", vilket innebär att de ligger nära kromosomerna - vad gäller deras geografiska läge.

Den andra egenskapen är den överraskande korrelationen som existerar mellan genernas ordning i DNA-sekvensen och den antero-posteriora placeringen av produkterna av dessa gener i embryot. Bokstavligen är de gener som går "framåt" i den positionen.

På samma sätt, förutom rumslig colinearity, finns det en tidsmässig korrelation. Generna som ligger vid 3'-änden framträder tidigare i individens utveckling jämfört med de som hittades längre tillbaka.

Generna Hox tillhör klassen ANTP, som också inkluderar gener För Hox (relaterade till dessa), NK-gener och andra.

Evolution av gener Hox

Inga gener i ANTP-klassen var av Metazoans. I den evolutionära utvecklingen av denna djurgrupp var porifera den första gruppen att separera, följt av cnidarians. Dessa två linjer representerar de två basala grupperna av bilaterados.

Genetisk analys utförd på den berömda svampen Amphimedon queenslandica - dess berömmelse beror på gener för nervsystemet - avslöjade att denna porifere har flera gener av NK-typen, men ingen gen Hox eller För Hox.

I cnidarians har inga gener rapporterats Hox som sådan att de uppfyller de ovannämnda egenskaperna. Det finns emellertid gener Hox-like.

Å andra sidan har ryggradslösa djur ett enda kluster av gener Hox, medan ryggradsdjur har flera kopior. Detta faktum har varit avgörande och har inspirerat utvecklingen av teorier om gruppens utveckling.

Ursprung av ryggradsdjur

Den klassiska syn på denna aspekt hävdar att de fyra grupperna av gener i det mänskliga genomet härrörde tack vare två omgångar av replikation av hela genomet. Utvecklingen av ny sekvenseringsteknik har emellertid tvivlat på teorin.

Det nya beviset stöder hypotesen om småskaliga händelser (duplicering av segment, individuell duplicering av gener och translokationer) som uppnådde det höga antalet gener Hox att vi idag observerar i denna grupp.

referenser

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Människan HOX genfamilj. Nukleinsyror forskning, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferner, D. E. (2011). Hox och För Hox gener i utveckling, utveckling och genomik. Genomics, proteomics & bioinformatics, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., & Wellik, D. M. (2016). Hox gener och utveckling. F1000Research, 5, F1000 Fakultet Rev-859.
  4. Lappin, T.R., Grier, D.G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). HOX-gener: förförisk vetenskap, mystiska mekanismer. Ulster Medical Journal, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J.C., Citron, D., & McGinnis, W. (2005). modulerande Hox genfunktioner under djurkroppsmönster. Naturrecensioner Genetik, 6(12), 893.