Гены Hox открытия, характеристики и эволюция



гены Нох они представляют собой большое семейство генов, которые отвечают за регулирование развития структур тела. Они были найдены во всех метазоях и в других линиях, таких как растения и животные. Поэтому они характеризуются тем, что эволюционно очень консервативны.

Эти гены работают следующим образом: они кодируют фактор транскрипции - белок, способный взаимодействовать с ДНК, - который экспрессируется в определенной области человека с самых ранних стадий развития. Эта ДНК-связывающая последовательность называется гомеобоксом.

Имея почти 30 лет исследований в этой области, ученые изучили различные линии и пришли к выводу, что паттерны экспрессии этих генов тесно связаны с регионализацией осей тела..

Это свидетельствует о том, что гены Нох они сыграли незаменимую роль в эволюции телесных планов живых существ, особенно в Билатерии. Таким образом, гены Нох позволили объяснить великолепное разнообразие форм животных, с молекулярной точки зрения.

У нас, людей, есть 39 генов Нох. Они сгруппированы в четыре кластер или группы, расположенные в разных хромосомах: 7p15, 17q21.2, 12q13 и 2q31.

индекс

  • 1 открытие
  • 2 Каковы гены Hox?
    • 2.1 Терминология
  • 3 Характеристики
  • 4 Эволюция генов Hox
    • 4.1 Происхождение позвоночных
  • 5 ссылок

открытие

Открытие генов Нох это была веха в эволюционной биологии и биологии развития. Эти гены были открыты между 70 и 80 годами благодаря наблюдению двух ключевых мутаций у плодовой мухи., Drosophila melanogaster.

Одна из мутаций, Antennapedia, превращает антенны в ноги, а мутация bithorax вызывает превращение halteri (модифицированные структуры, типичные для насекомых с крыльями) в другую пару крыльев.

Как видно, когда гены Нох у них есть мутации, результат этого довольно драматичен. И, как в дрозофила, изменение приводит к образованию структур в неправильных местах.

До открытия генов Нох, Большинство биологов считали, что морфологическое разнообразие поддерживается различными ДНК. Логично предположить, что очевидные различия между китом и колибри, например, должны быть отражены в генетических терминах..

С приходом генов Нох, эта мысль приняла полный оборот, уступив место новой парадигме в биологии: общему пути генетического развития, объединяющему онтогенез метасоев.

Каковы гены Hox?

Прежде чем определить понятие генов Нох, Важно знать, что такое ген и как он работает. Гены - это последовательности ДНК, сообщение которых выражено в фенотипе..

Сообщение ДНК записано в нуклеотидах, в некоторых случаях они переходят к РНК-мессенджеру, и это переводится рибосомами в последовательность аминокислот - структурных «блоков» белков.

Гены Нох они являются самым известным классом гомеотических генов, функция которых заключается в контроле специфических структур тела. Они ответственны за контроль идентичности сегментов вдоль переднезадней оси животных.

Они принадлежат к одному семейству генов, которое кодирует белок, имеющий специфическую аминокислотную последовательность, способную взаимодействовать с молекулой ДНК..

Вот откуда появился термин гомеобокс для описания этого участка в гене, а в белке он называется гомеодоменом. Последовательность гомеобокса имеет последовательность из 180 пар оснований, и эти домены эволюционно очень консервативны для разных типов.

Благодаря этому взаимодействию с ДНК, гены Нох способны регулировать транскрипцию других генов.

терминология

Вовлеченные гены, названные морфологические функции, называются локусы гомеотический. В животном мире наиболее важными являются локусы. HOM (у беспозвоночных) и локусы Нох (у позвоночных). Тем не менее, они обычно известны как локусы Нох.

черты

Гены Нох У них есть ряд очень своеобразных и интересных характеристик. Эти ключевые аспекты помогают понять его функционирование и его потенциальную роль в эволюционной биологии.

Эти гены организованы в «генные комплексы», что означает, что они расположены близко к хромосомам - с точки зрения их пространственного расположения.

Второй характеристикой является удивительная корреляция, которая существует между порядком генов в последовательности ДНК и переднезадним расположением продуктов этих генов в эмбрионе. Буквально гены, которые идут «вперед», находятся в этой позиции.

Точно так же, помимо пространственной коллинеарности, существует временная корреляция. Гены, расположенные на 3'-конце, появляются раньше в развитии индивидуума, по сравнению с теми, что были обнаружены в прошлом..

Гены Нох принадлежат к классу под названием ANTP, который также включает гены Для Hox (связанные с ними), гены NK и другие.

Эволюция генов Нох

Никакие гены класса ANTP не были у Metazoans. В эволюционной эволюции этой группы животных porifera были первой группой, которая отделилась, а затем были cnidarians. Эти две линии представляют две основные группы билатерадо.

Генетический анализ выполнен на знаменитой губке Амфимедон Квинслендика - его известность обусловлена ​​генами для нервной системы - выявлено, что у этого порифера есть несколько генов типа NK, но нет гена Нох или Для Hox.

У cnidarians нет генов, о которых сообщалось Нох как таковые, что они соответствуют вышеупомянутым характеристикам. Тем не менее, есть гены Нох-как.

С другой стороны, беспозвоночные обладают одним кластером генов Нох, в то время как у позвоночных есть несколько копий. Этот факт имел решающее значение и вдохновил развитие теорий об эволюции группы.

Происхождение позвоночных

Классический взгляд на этот аспект утверждает, что четыре кластера генов в геноме человека возникли благодаря двум циклам репликации всего генома. Однако разработка новых технологий секвенирования поставила под сомнение теорию.

Новые данные подтверждают гипотезу, связанную с мелкомасштабными событиями (дублирование сегментов, индивидуальное дублирование генов и транслокации), которые достигли большого числа генов Нох что сегодня мы наблюдаем в этой группе.

ссылки

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Человек HOX генная семья. Исследование нуклеиновых кислот, 17(24), 10385-10402.
  2. Фернер, Д. Э. (2011). Нох и Для Hox гены в эволюции, развитии и геномике. Геномика, протеомика и биоинформатика, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S.M. & Wellik, D.M. (2016). Нох гены и эволюция. F1000Research, 5, F1000 Факультет Rev-859.
  4. Lappin, T.R., Grier, D.G., Thompson, A. & Halliday, H.L. (2006). Гены HOX: соблазнительная наука, загадочные механизмы. Ольстерский медицинский журнал, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J.C., Lemons, D. & McGinnis, W. (2005). модулирующий Нох генные функции во время формирования паттерна тела животных. Природа Отзывы Генетика, 6(12), 893.