Гени Hox відкриття, характеристики і еволюція



The гени Hox вони є великою сімейством генів, які відповідають за регулювання розвитку структур тіла. Вони були знайдені у всіх метазоях і в інших лініях, таких як рослини і тварини. Тому вони характеризуються еволюційно дуже консервативним.

Ці гени працюють наступним чином: вони кодують фактор транскрипції - білок, здатний взаємодіяти з ДНК - що виражається в конкретній області індивіда з самих ранніх стадій розвитку. Цю послідовність зв'язування ДНК називають гомеобокс.

Маючи майже 30 років досліджень у цій галузі, вчені вивчали різні лінії і прийшли до висновку, що моделі експресії цих генів сильно пов'язані з регіоналізацією осей тіла..

Це свідчить про те, що гени Hox вони відігравали невід'ємну роль в еволюції тілесних планів живих істот, особливо в Білатернії. Таким чином, гени Hox дозволили пояснити розкішне різноманіття тварин з молекулярної точки зору.

У нас, у людей, є 39 генів Hox. Вони згруповані в чотири кластера або групи, розташовані в різних хромосомах: 7p15, 17q21.2, 12q13 і 2q31.

Індекс

  • 1 Відкриття
  • 2 Які гени Hox?
    • 2.1 Термінологія
  • 3 Характеристики
  • 4 Еволюція генів Hox
    • 4.1 Походження хребетних
  • 5 Посилання

Відкриття

Відкриття генів Hox вона була важливою віхою в еволюційній і розвитку біології. Ці гени були виявлені в 70-х і 80-х роках завдяки спостереженню двох ключових мутацій у плодовій муші, Drosophila melanogaster.

Одна з мутацій, антенапії, перетворює антени в ноги, в той час як мутація біторакс викликає перетворення халтері (модифікованих структур, типових для комах з крилами) в іншу пару крил.

Як видно, при генах Hox у них є мутації, результат цього досить драматичний. І, як і в Дрозофіла, зміна призводить до утворення структур в неправильних місцях.

До відкриття генів Hox, Більшість біологів вважали, що морфологічне різноманіття підтримується різними ДНК. Логічно було припустити, що очевидні відмінності між китом і колібрі, наприклад, повинні відображатися в генетичних термінах..

З приходом генів Hox, ця думка пройшла повну чергу, поступившись новій парадигмі в біології: загальний шлях генетичного розвитку, який об'єднує онтогенез метазоанців.

Які гени Hox?

Перед визначенням поняття генів Hox, Дуже важливо знати, що таке ген і як він працює. Гени є послідовностями ДНК, повідомлення яких виражені в фенотипі.

Повідомлення ДНК пишеться в нуклеотидах, в деяких випадках вони переходять до месенджерной РНК, і це передається рибосомами в послідовність амінокислот - структурних "блоків" білків.

Гени Hox вони є найвідомішим класом гомеотичних генів, функція яких полягає в контролі конкретних закономірностей структур тіла. Вони відповідають за контроль ідентичності сегментів вздовж передньо-задньої осі тварин.

Вони належать до одного сімейства генів, який кодує білок, який має специфічну амінокислотну послідовність, здатну взаємодіяти з молекулою ДНК.

Саме звідти йде термін «гомеобокс» для опису цього розділу в гені, тоді як в білку його називають гомеодоменом. Послідовність homeobox має послідовність з 180 пар основ, і ці домени є еволюційно дуже консервативними між різними Phyla.

Завдяки цій взаємодії з ДНК, гени Hox здатні регулювати транскрипцію інших генів.

Термінологія

Залучені гени називаються морфологічними функціями локуси гомеотичний У тваринному світі найважливіші відомі як локуси HOM (у безхребетних) і локусах Hox (у хребетних). Однак вони, як правило, відомі як локуси Hox.

Особливості

Гени Hox Вони мають ряд дуже своєрідних і цікавих характеристик. Ці ключові аспекти допомагають зрозуміти його функціонування та його потенційну роль в еволюційній біології.

Ці гени організовані в "генні комплекси", що означає, що вони розташовані близько до хромосом - за їх просторовим розташуванням.

Другою характеристикою є дивовижна кореляція, яка існує між порядком генів у послідовності ДНК і передньо-задньою локалізацією продуктів цих генів в ембріоні. Буквально гени, які йдуть "вперед", знаходяться в такому положенні.

Так само, крім просторової колінеарності, існує тимчасова кореляція. Гени, розташовані на 3'-кінці, з'являються раніше в розвитку індивідуума, порівняно з тими, що знайдені далі.

Гени Hox належать до класу ANTP, який також включає гени Для Хокса (пов'язані з ними), гени NK та інші.

Еволюція генів Hox

Жодних генів класу ANTP не було в метазоанів. В еволюційній еволюції цієї групи тварин, порфіра була першою групою, що розділилася, за якою слідували книдарі. Ці дві лінії представлено двома базальними групами двосторонніх.

Генетичний аналіз проводили на знаменитій губці Amphimedon queenslandica - його слава обумовлена ​​генами для нервової системи - виявилося, що у цього порфіра є кілька генів типу NK, але немає гена Hox o Для Хокса.

У бінарів немає жодного гена Hox як такі, що вони відповідають вищезазначеним характеристикам. Однак є гени Hox-like.

З іншого боку, безхребетні мають один кластер генів Hox, в той час як хребетні мають декілька копій. Цей факт був вирішальним і надихнув на розвиток теорій про еволюцію групи.

Походження хребетних

Класичний погляд на цей аспект стверджує, що чотири кластери генів в геномі людини виникли завдяки двом раундам реплікації всього геному. Проте, розробка нових технологій секвенування поставила під сумнів теорію.

Нові докази підтверджують гіпотезу, пов'язану з дрібномасштабними подіями (дублювання сегментів, індивідуальне дублювання генів і транслокацій), які досягли великої кількості генів Hox що сьогодні ми спостерігаємо в цій групі.

Список літератури

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Людина HOX сімейства генів. Дослідження нуклеїнових кислот, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferner, D. E. (2011). Hox і Для Хокса гени в еволюції, розвитку і геноміці. Геноміка, протеоміка та біоінформатика, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., & Wellik, D. M. (2016). Hox гени і еволюція. F1000Дослідження, 5, F1000 Факультет Rev-859.
  4. Lappin, Т. R., Grier, D.G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). Гени HOX: спокусливі науки, таємничі механізми. Медичний журнал Ольстера, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J. C., Lemons, D., & McGinnis, W. (2005). Модуляція Hox Функції гена під час формування тіла тварин. Відгуки про природу Генетика, 6(12), 893.