Gēni Hox atklājums, īpašības un evolūcija



The gēniem Hox tie ir lieli gēnu ģimeni, kas ir atbildīgi par ķermeņa struktūru attīstības regulēšanu. Tie ir atrasti visos metazoānos un citās līnijās, piemēram, augos un dzīvniekos. Tāpēc viņiem ir raksturīga evolūcija, kas ir ļoti konservēta.

Šie gēni darbojas šādi: tie kodē transkripcijas faktoru - proteīnu, kas spēj mijiedarboties ar DNS -, kas ir izteikts konkrētā indivīda apgabalā no agrīnajiem attīstības posmiem. Šo DNS saistošo secību sauc par homeoboksu.

Ar gandrīz 30 gadu pētījumiem šajā jomā zinātnieki ir pētījuši dažādas līnijas un secinājuši, ka šo gēnu izteiksmes modeļi ir cieši saistīti ar ķermeņa asīm..

Šie pierādījumi liecina, ka gēni Hox viņiem ir bijusi neaizstājama loma dzīvo būtņu ķermeņa plānu attīstībā, īpaši Bilaterijā. Tādējādi gēni Hox ļāva izskaidrot lielisko dzīvnieku formu daudzveidību no molekulārās perspektīvas.

Mums, cilvēkiem, ir 39 gēni Hox. Tie ir sagrupēti četrās daļās kopu vai grupām, kas atrodas dažādās hromosomās: 7p15, 17q21.2, 12q13 un 2q31.

Indekss

  • 1 Atklāšana
  • 2 Kādi ir Hox gēni?
    • 2.1 Terminoloģija
  • 3 Raksturojums
  • 4 Hox gēnu evolūcija
    • 4.1. Mugurkaulnieku izcelsme
  • 5 Atsauces

Atklāšana

Gēnu atklāšana Hox tas bija pagrieziena punkts evolūcijas un attīstības bioloģijā. Šie gēni tika atklāti starp 70. un 80. gadiem, pateicoties divu galveno mutāciju novērošanai augļu lidojumā, Drosophila melanogaster.

Viena no mutācijām, antennapedia, pārveido antenas kājām, bet mutācija bithorax izraisa halteru (modificētu struktūru, kas raksturīgas kukaiņiem ar spārniem) transformāciju citā spārnu pārī.

Kā redzams, kad gēni Hox viņiem ir mutācijas, tā rezultāts ir diezgan dramatisks. Un, tāpat kā Drosophila, izmaiņas izraisa struktūru veidošanos nepareizās vietās.

Pirms gēnu atklāšanas Hox, Lielākā daļa biologu uzskatīja, ka morfoloģiskā daudzveidība tika atbalstīta ar dažādām DNS. Bija loģiski pieņemt, ka acīmredzamās atšķirības starp vaļu un kolibri ir jāatspoguļo ģenētiskā izteiksmē..

Ar gēnu ierašanos Hox, šī doma bija pilnīga kārta, dodot ceļu uz jaunu bioloģijas paradigmu: kopīgs ģenētiskās attīstības ceļš, kas apvieno metazoānus.

Kas ir Hox gēni?

Pirms definēt gēnu jēdzienu Hox, Ir svarīgi zināt, kas ir gēns un kā tas darbojas. Gēni ir DNS sekvences, kuru ziņojums ir izteikts fenotipā.

DNS vēstījums ir uzrakstīts nukleotīdos, dažos gadījumos tie pāriet uz ziņotāja RNS, un to ribosomas pārvērš aminoskābju secībā - proteīnu strukturālajos blokos..

Gēni Hox tie ir pazīstamākā homeotisko gēnu klase, kuru funkcija ir kontrolēt specifiskus ķermeņa struktūru modeļus. Tie ir atbildīgi par segmentu identitātes kontrolēšanu gar dzīvnieku antero-aizmugurējo asi.

Tās pieder pie vienas gēnu ģimenes, kas kodē proteīnu, kam ir specifiska aminoskābju secība, kas spēj mijiedarboties ar DNS molekulu.

Tas ir, ja termins homeobox nāk no tā, lai aprakstītu šo gēnu sadaļu, bet proteīnā to sauc par homeodomīnu. Homeoboksa sekvencei ir 180 bāzu pāru secība, un šie domēni ir ļoti konservēti starp dažādiem Phyla.

Pateicoties šai mijiedarbībai ar DNS, gēniem Hox spēj regulēt citu gēnu transkripciju.

Terminoloģija

Iesaistītie gēni ir minētās morfoloģiskās funkcijas loci mājīgs Dzīvnieku valstībā vissvarīgākie ir loki HOM bezmugurkaulniekiem) un loci Hox (mugurkaulniekiem). Tomēr tie parasti ir pazīstami kā loki Hox.

Funkcijas

Gēni Hox Viņiem ir virkne ļoti savdabīgu un interesantu īpašību. Šie galvenie aspekti palīdz izprast tās darbību un tās potenciālo lomu evolūcijas bioloģijā.

Šie gēni ir sakārtoti "gēnu kompleksos", kas nozīmē, ka tie atrodas tuvu hromosomām - to telpiskās atrašanās vietas ziņā..

Otrā pazīme ir pārsteidzošā korelācija, kas pastāv starp gēnu secību DNS secībā un šo gēnu produktu antero-posteriori novietojumu embrijā. Burtiski gēni, kas iet uz priekšu, atrodas šajā pozīcijā.

Tādā pašā veidā papildus telpiskajai kolinearitātei ir arī laika korelācija. 3 'galā esošie gēni parādās agrāk indivīda attīstībā, salīdzinot ar tiem, kas atrodas tālāk.

Gēni Hox pieder pie ANTP klases, kas ietver arī gēnus Par Hox (saistīti ar tiem), NK gēni un citi.

Gēnu evolūcija Hox

Neviens no ANTP klases gēniem nebija metazo. Šīs dzīvnieku grupas evolūcijas evolūcijā porifēras bija pirmās grupas, kas atdalījās, kam sekoja cnidāri. Šīs divas līnijas atspoguļo divas bilateradžu bazālās grupas.

Uz slavenā sūkļa veikta ģenētiskā analīze Amphimedon queenslandica - tās slava ir saistīta ar nervu sistēmas gēniem - atklāja, ka šim poriferam ir vairāki NK tipa gēni, bet nav gēna. Hox o Par Hox.

Cnidārāros nav ziņots par gēniem Hox tādā veidā, ka tie atbilst iepriekšminētajām īpašībām. Tomēr ir gēni Hox līdzīgs.

No otras puses, bezmugurkaulniekiem ir viens gēnu kopums Hox, mugurkaulniekiem ir vairākas kopijas. Šis fakts ir bijis izšķirošs un iedvesmojis teorijas par grupas attīstību.

Mugurkaulnieku izcelsme

Klasiskais skatījums uz šo aspektu apgalvo, ka četri gēnu kopas cilvēka genomā radās pateicoties diviem visa genoma replikācijas posmiem. Tomēr jaunu secību tehnoloģiju izstrāde ir radījusi šaubas par teoriju.

Jaunie pierādījumi apstiprina hipotēzi, kas saistīta ar maza mēroga notikumiem (segmentu dublēšanās, individuālais gēnu dublēšanās un pārvietošana), kas sasniedza lielo gēnu skaitu Hox ka šodien mēs novērojam šajā grupā.

Atsauces

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Cilvēks HOX gēnu ģimeni. Nukleīnskābes izpēte, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferners, D. E. (2011). Hox un Par Hox gēni evolūcijā, attīstībā un genomikā. Genomika, proteomika un bioinformātika, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., un Wellik, D. M. (2016). Hox gēni un evolūcija. F1000Research, 5, F1000 fakultāte Rev-859.
  4. Lappin, T. R., Grier, D.G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). HOX gēni: vilinošas zinātnes, noslēpumaini mehānismi. Ulstera medicīnas žurnāls, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J. C., Lemons, D., un McGinnis, W. (2005). Modulēšana Hox gēnu funkcijas dzīvnieku ķermeņa modelēšanas laikā. Daba Atsauksmes Ģenētika, 6(12), 893.