Genové objevy Hox, charakteristika a evoluce



geny Hox jsou to velká genová rodina, která je zodpovědná za regulaci vývoje tělesných struktur. Byly nalezeny ve všech metazoanech a dalších liniích, jako jsou rostliny a zvířata. Proto se vyznačují tím, že jsou evolučně velmi konzervativní.

Tyto geny fungují následujícím způsobem: kódují transkripční faktor - protein schopný interakce s DNA - který je exprimován v určité oblasti jedince od nejranějších stadií vývoje. Tato DNA vazebná sekvence se nazývá homeobox.

S téměř 30 lety výzkumu v této oblasti, vědci studovali různé linie a dospěli k závěru, že vzorce exprese těchto genů jsou silně spojeny s regionalizací tělních os..

Tyto důkazy naznačují, že geny Hox oni hráli nepostradatelnou roli ve vývoji tělesných plánů živých bytostí, zvláště v Bilateria. Tak, geny Hox dovolili vysvětlit nádhernou rozmanitost zvířecích forem z molekulárního hlediska.

V nás, lidech, existuje 39 genů Hox. Ty jsou seskupeny do čtyř clusteru nebo skupiny, umístěné na různých chromozomech: 7p15, 17q21.2, 12q13 a 2q31.

Index

  • 1 Objev
  • 2 Co jsou to geny Hox?
    • 2.1 Terminologie
  • 3 Charakteristika
  • 4 Vývoj genů Hox
    • 4.1 Původ obratlovců
  • 5 Odkazy

Objev

Objev genů Hox to byl milník v evoluční a vývojové biologii. Tyto geny byly objeveny mezi 70. a 80. lety díky pozorování dvou klíčových mutací v ovocné mušce, Drosophila melanogaster.

Jedna z mutací, antennapedia, transformuje antény na nohy, zatímco mutace bithorax způsobuje přeměnu halteri (modifikované struktury, typické pro hmyz s křídly) v jiném křídle.

Jak je vidět, když geny Hox oni mají mutace, výsledek tohoto je docela dramatický. A jako v Drosophila, změna vede ke vzniku struktur na špatných místech.

Před objevením genů Hox, Většina biologů si myslela, že morfologická rozmanitost byla podpořena různými DNA. Bylo logické předpokládat, že zřejmé rozdíly mezi velrybou a kolibříkem by se měly odrážet v genetických pojmech..

S příchodem genů Hox, tato myšlenka vzala úplnou obrátku, dávala cestu novému paradigmatu v biologii: společná cesta genetického vývoje, která sjednocuje ontogenezi Metazoans.

Jaké jsou Hoxovy geny?

Před definováním pojmu genů Hox, Je nezbytné vědět, co je gen a jak to funguje. Geny jsou sekvence DNA, jejichž zpráva je exprimována ve fenotypu.

Poselství DNA je napsáno v nukleotidech, v některých případech přechází na RNA posla, což je ribozomy přeloženo do sekvence aminokyselin - strukturálních "bloků" proteinů.

Geny Hox jsou to nejznámější třída homeotických genů, jejichž funkcí je kontrolovat specifické vzorce tělesných struktur. Ty jsou zodpovědné za kontrolu identity segmentů podél antero-posteriorní osy zvířat.

Patří do jediné rodiny genů, která kóduje protein, který má specifickou aminokyselinovou sekvenci schopnou interakce s molekulou DNA.

To je místo, kde termín homeobox pochází, aby popsal tuto sekci v genu, zatímco v proteinu se nazývá homeodoména. Sekvence homeoboxů má sekvenci 180 párů bází a tyto domény jsou evolučně velmi konzervativní mezi různými Phyla.

Díky této interakci s DNA, geny Hox jsou schopny regulovat transkripci jiných genů.

Terminologie

Uvedené geny jsou označeny jako morfologické funkce loci homeotický V živočišné říši jsou nejdůležitější známé jako loci HOM (v bezobratlých) a loci Hox (u obratlovců). Obecně jsou však známy jako loci Hox.

Vlastnosti

Geny Hox Mají řadu velmi zvláštních a zajímavých vlastností. Tyto klíčové aspekty pomáhají pochopit jeho fungování a potenciální roli v evoluční biologii.

Tyto geny jsou organizovány do "genových komplexů", což znamená, že se nacházejí v blízkosti chromozomů - z hlediska jejich prostorové polohy.

Druhou charakteristikou je překvapující korelace, která existuje mezi pořadím genů v sekvenci DNA a antero-posteriorním umístěním produktů těchto genů v embryu. Doslovně jsou geny, které jdou „vpřed“, v této pozici.

Stejně tak k prostorové kolinearitě dochází k časové korelaci. Geny umístěné na 3 'konci se objevují dříve ve vývoji jedince ve srovnání s těmi, které byly nalezeny dále.

Geny Hox patří do třídy nazvané ANTP, která také zahrnuje geny Pro Hoxe (související s těmito), NK geny a další.

Evoluce genů Hox

Žádné geny třídy ANTP nebyly z Metazoans. V evolučním vývoji této skupiny zvířat, porifera byla první skupina oddělit, následovaný cnidarians. Tyto dvě linie představují dvě základní skupiny bilaterados.

Genetická analýza na slavné houbě Amphimedon queenslandica - jeho sláva je kvůli genům pro nervový systém - ukázal, že tento porifere má několik genů NK typu, ale žádný gen \ t Hox o Pro Hoxe.

U cnidarů nebyly hlášeny žádné geny Hox jako takové, že splňují výše uvedené vlastnosti. Existují však geny Hox-jako.

Na druhé straně, bezobratlí mají jeden shluk genů Hox, zatímco obratlovci mají více kopií. Tato skutečnost byla zásadní a inspirovala vývoj teorií o vývoji skupiny.

Původ obratlovců

Klasický pohled na tento aspekt tvrdí, že čtyři klastry genů v lidském genomu vznikly díky dvěma kolům replikace celého genomu. Vývoj nových technologií sekvencování však tuto teorii zpochybnil.

Nový důkaz podporuje hypotézu týkající se událostí malého rozsahu (duplikace segmentů, individuální duplikace genů a translokací), které dosáhly vysokého počtu genů. Hox dnes pozorujeme v této skupině.

Odkazy

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Ten člověk HOX genové rodiny. Výzkum nukleových kyselin, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferner, D. E. (2011). Hox a Pro Hoxe genů v evoluci, vývoji a genomice. Genomika, proteomika a bioinformatika, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., & Wellik, D. M. (2016). Hox geny a evoluce. F1000Vyhledání, 5, F1000 Fakulta Rev-859.
  4. Lappin, T. R., Grier, D.G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). HOX geny: svůdná věda, tajemné mechanismy. Lékařský časopis Ulster, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J.C., Lemons, D., & McGinnis, W. (2005). Modulační Hox genové funkce během modelování zvířecího těla. Nature Reviews Genetics, 6(12), 893.