Genes Hox otkriće, karakteristike i evolucija



geni Hox oni su velika obitelj gena koja je odgovorna za reguliranje razvoja tjelesnih struktura. Pronađeni su u svim metazoanima i drugim vrstama, kao što su biljke i životinje. Stoga ih karakterizira evolucijski vrlo očuvana.

Ovi geni djeluju na sljedeći način: kodiraju transkripcijski faktor - protein sposoban za interakciju s DNA - koji se izražava u određenom području pojedinca od najranijih faza razvoja. Ovaj slijed vezanja DNA naziva se homeobox.

S gotovo 30 godina istraživanja u ovom području, znanstvenici su proučavali različite loze i došli do zaključka da su obrasci ekspresije ovih gena snažno povezani s regionalizacijom tjelesnih osi..

Ovi dokazi upućuju na to da su geni Hox oni su odigrali nezamjenjivu ulogu u evoluciji tjelesnih planova živih bića, osobito u Bilateriji. Dakle, geni Hox dopustili su objasniti veličanstvenu raznolikost životinjskih oblika iz molekularne perspektive.

U nama, ljudima, postoji 39 gena Hox. Oni su grupirani u četiri grozd ili skupine, locirane u različitim kromosomima: 7p15, 17q21.2, 12q13 i 2q31.

indeks

  • 1 Otkriće
  • 2 Koji su Hox geni?
    • 2.1 Terminologija
  • 3 Značajke
  • 4 Evolucija Hox gena
    • 4.1 Podrijetlo kralježnjaka
  • 5 Reference

otkriće

Otkriće gena Hox bio je prekretnica u evolucijskoj i razvojnoj biologiji. Ti su geni otkriveni između 70-ih i 80-ih godina zahvaljujući promatranju dviju ključnih mutacija u voćnoj muvi, Drosophila melanogaster.

Jedna od mutacija, Antennapedia, pretvara antene u noge, dok mutacija bithorax uzrokuje transformaciju halterija (modificiranih struktura, tipičnih za kukce s krilima) u drugom paru krila.

Kao što se može vidjeti, kada su geni Hox imaju mutacije, rezultat toga je prilično dramatičan. I, kao u Drosophila, promjena dovodi do formiranja struktura na pogrešnim mjestima.

Prije otkrića gena Hox, Većina biologa smatrala je da je morfološka raznolikost podržana različitim DNK. Bilo je logično pretpostaviti da se očite razlike između kitova i kolibrića, na primjer, trebaju odražavati u genetskim terminima..

Dolaskom gena Hox, ova misao zauzela je potpuno mjesto i ustupila mjesto novoj paradigmi u biologiji: zajednički put genetskog razvoja koji objedinjuje ontogeniju metazoanaca.

Što su Hox geni?

Prije definiranja pojma gena Hox, Bitno je znati što je gen i kako radi. Geni su DNA sekvence čija je poruka izražena u fenotipu.

Poruka DNK je napisana u nukleotidima, u nekim slučajevima to prelazi u RNK glasnika, a ribosomi prenose u niz aminokiselina - strukturnih "blokova" proteina.

Geni Hox oni su najpoznatija klasa homeotskih gena, čija je funkcija kontrolirati specifične obrasce tjelesnih struktura. Oni su odgovorni za kontrolu identiteta segmenata duž antero-stražnje osi životinja.

Oni pripadaju jednoj genskoj obitelji koja kodira za protein koji ima specifičnu aminokiselinsku sekvencu sposobnu za interakciju s molekulom DNA.

Odatle dolazi termin homeobox da opiše taj dio u genu, dok se u proteinu naziva homeodomain. Homeoboks sekvenca ima slijed od 180 parova baza i ove domene su evolucijski vrlo konzervirane između različitih Phyla.

Zahvaljujući ovoj interakciji s DNA, geni Hox mogu regulirati transkripciju drugih gena.

terminologija

Uključeni geni su spomenute morfološke funkcije lokusa homeotic. U životinjskom kraljevstvu najvažniji su poznati kao lokusi HOM (u beskralježnjaka) i lokusima Hox (u kralježnjaka). Međutim, oni su općenito poznati kao lokusi Hox.

značajke

Geni Hox Imaju niz vrlo specifičnih i zanimljivih karakteristika. Ovi ključni aspekti pomažu razumjeti njegovo funkcioniranje i njegovu potencijalnu ulogu u evolucijskoj biologiji.

Ovi geni su organizirani u "genske komplekse", što znači da su smješteni blizu kromosoma - u smislu njihove prostorne lokacije..

Druga karakteristika je iznenađujuća korelacija koja postoji između reda gena u DNA sekvenci i antero-posteriornog položaja proizvoda tih gena u embriju. Doslovno geni koji idu "ispred" nalaze se u tom položaju.

Na isti način, osim prostorne kolinearnosti, postoji i vremenska korelacija. Geni smješteni na 3 'kraju pojavljuju se ranije u razvoju pojedinca, u usporedbi s onima koji se nalaze dalje.

Geni Hox pripadaju klasi ANTP, koja također uključuje gene Za Hoxa (u svezi s tim), NK geni i drugi.

Evolucija gena Hox

Nijedan od gena ANTP klase nije bio Metazoanac. U evolucijskoj evoluciji ove životinjske skupine, porifera je bila prva skupina koja se razdvojila, a slijedili su je žarnici. Ove dvije linije predstavljaju dvije bazalne skupine bilateradosa.

Genetska analiza provedena na poznatoj spužvi Amphimedon queenslandica - njegova slava je zbog gena za živčani sustav - otkrili su da ovaj porifere ima nekoliko gena NK tipa, ali nema gena Hox ili Za Hoxa.

Kod žarnjaka nisu zabilježeni geni Hox kao takve, da su u skladu s gore navedenim karakteristikama. Međutim, postoje geni Hox poput.

S druge strane, beskralježnjaci posjeduju jedan skup gena Hox, dok kralježnjaci imaju više kopija. Ta je činjenica bila ključna i nadahnula je razvoj teorija o evoluciji skupine.

Podrijetlo kralježnjaka

Klasični pogled na ovaj aspekt dokazuje da su četiri skupine gena u ljudskom genomu nastala zahvaljujući dva kruga replikacije cijelog genoma. Međutim, razvoj novih tehnologija sekvenciranja stavlja sumnju na teoriju.

Novi dokazi podupiru hipotezu koja se odnosi na male događaje (dupliciranje segmenata, pojedinačno umnožavanje gena i translokacije) koje su postigle veliki broj gena Hox koje danas promatramo u ovoj skupini.

reference

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... i Boncinelli, E. (1989). Ljudski HOX obitelj gena. Istraživanje nukleinskih kiselina, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferner, D. E. (2011). Hox i Za Hoxa geni u evoluciji, razvoju i genomici. Genomika, proteomika i bioinformatika, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., i Wellik, D. M. (2016). Hox geni i evolucija. F1000Research, 5, F1000 Fakultet Rev-859.
  4. Lappin, T.R., Grier, D.G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). HOX geni: zavodljiva znanost, tajanstveni mehanizmi. Medicinski časopis Ulster, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J.C., Lemons, D., & McGinnis, W. (2005). modulirajući Hox funkcije gena tijekom uzorka životinjskog tijela. Nature Reviews Genetika, 6(12), 893.