Zdieľam:
Gény Hox objav, vlastnosti a evolúcia
gény HOx sú to veľké génové rodiny, ktoré sú zodpovedné za reguláciu vývoja telesných štruktúr. Boli nájdené vo všetkých metazoánoch av iných líniách, ako sú rastliny a zvieratá. Preto sa vyznačujú tým, že sú evolučne veľmi konzervatívne.
Tieto gény fungujú nasledujúcim spôsobom: kódujú transkripčný faktor - proteín schopný interakcie s DNA - ktorý je exprimovaný v konkrétnej oblasti jednotlivca od najskorších štádií vývoja. Táto DNA väzbová sekvencia sa nazýva homeobox.
S takmer 30 rokmi výskumu v tejto oblasti, vedci študovali rôzne línie a dospeli k záveru, že expresné vzory týchto génov sú silne spojené s regionalizáciou osí tela..
Tento dôkaz naznačuje, že gény HOx zohrávali nenahraditeľnú úlohu vo vývoji telesných plánov živých bytostí, najmä v Bilaterii. Teda gény HOx umožnili vysvetliť nádhernú rozmanitosť zvieracích foriem z molekulárneho hľadiska.
V nás, ľuďoch, existuje 39 génov HOx. Tieto sú zoskupené do štyroch zhluk alebo skupiny, umiestnené na rôznych chromozómoch: 7p15, 17q21.2, 12q13 a 2q31.
index
- 1 Objav
- 2 Čo sú gény Hox?
- 2.1 Terminológia
- 3 Charakteristiky
- 4 Vývoj génov Hox
- 4.1 Pôvod stavovcov
- 5 Referencie
objav
Objav génov HOx bol to míľnik v evolučnej a vývojovej biológii. Tieto gény boli objavené medzi 70. a 80. rokmi vďaka pozorovaniu dvoch kľúčových mutácií v ovocnej muške, Drosophila melanogaster.
Jedna z mutácií, antennapedia, transformuje antény na nohy, zatiaľ čo mutácia bithorax spôsobuje transformáciu halteri (modifikované štruktúry, typické pre hmyz s krídlami) v inom páre krídel.
Ako možno vidieť, keď gény HOx majú mutácie, výsledok je dosť dramatický. A ako v Drosophila, zmena vedie k vytváraniu štruktúr na nesprávnych miestach.
Pred objavením génov HOx, Väčšina biológov si myslela, že morfologická diverzita bola podporovaná rôznymi DNA. Bolo logické predpokladať, že zjavné rozdiely medzi veľrybami a kolibríkmi by sa mali odrážať v genetických pojmoch..
S príchodom génov HOx, táto myšlienka prešla úplným obratom, ktorý dal cestu k novej paradigme v biológii: spoločnej ceste genetického vývoja, ktorá zjednocuje ontogenézu Metazoanov.
Čo sú gény Hox?
Pred definovaním pojmu gény HOx, Je nevyhnutné vedieť, čo je to gén a ako funguje. Gény sú sekvencie DNA, ktorých správa je exprimovaná vo fenotype.
Posolstvo DNA je napísané v nukleotidoch, v niektorých prípadoch prechádza do mediátorovej RNA a toto je ribozómami preložené do sekvencie aminokyselín - štruktúrnych "blokov" proteínov..
Gény HOx sú to najznámejšie triedy homeotických génov, ktorých funkciou je kontrola špecifických vzorcov telesných štruktúr. Tie sú zodpovedné za kontrolu identity segmentov pozdĺž antero-posteriornej osi zvierat.
Patria do jednej rodiny génov, ktorá kóduje proteín, ktorý má špecifickú aminokyselinovú sekvenciu schopnú interakcie s molekulou DNA.
To je miesto, kde termín homeobox pochádza, aby opísal túto časť v géne, zatiaľ čo v proteíne sa nazýva homeodoména. Sekvencia homeoboxu má sekvenciu 180 párov báz a tieto domény sú evolučne veľmi konzervatívne medzi rôznymi Phyla.
Vďaka tejto interakcii s DNA, gény HOx sú schopné regulovať transkripciu iných génov.
terminológie
Uvedené gény sú uvedené ako morfologické funkcie loci Homeotické. V živočíšnej ríši sú najvýznamnejšie známe ako loci HOM (v bezstavovcoch) a loci HOx (u stavovcov). Všeobecne sú však známe ako loci HOx.
rysy
Gény HOx Majú sériu veľmi zvláštnych a zaujímavých vlastností. Tieto kľúčové aspekty pomáhajú pochopiť jej fungovanie a jeho potenciálnu úlohu v evolučnej biológii.
Tieto gény sú organizované do "génových komplexov", čo znamená, že sa nachádzajú v blízkosti chromozómov - z hľadiska ich priestorového umiestnenia.
Druhou charakteristikou je prekvapujúca korelácia, ktorá existuje medzi poradím génov v sekvencii DNA a predozadným umiestnením produktov týchto génov v embryu. Doslovne sú gény, ktoré idú "dopredu", v tejto pozícii.
Okrem priestorovej kolinearity existuje aj časová korelácia. Gény nachádzajúce sa na 3 'konci sa objavujú skôr vo vývoji jedinca v porovnaní s tými, ktoré sa našli ďalej.
Gény HOx patria do triedy nazývanej ANTP, ktorá tiež zahŕňa gény Pre Hoxa (súvisiace s týmito), NK gény a ďalšie.
Evolúcia génov HOx
Žiadne gény triedy ANTP neboli Metazoans. V evolučnom vývoji tejto zvieracej skupiny boli porifera prvou skupinou, ktorá sa oddelila, nasledovaná cnidármi. Tieto dve línie predstavujú dve základné skupiny bilaterados.
Genetická analýza vykonaná na slávnej špongii Amphimedon queenslandica - jeho sláva je spôsobená génmi pre nervový systém - zistilo sa, že tento porifér má niekoľko génov typu NK, ale žiadny gén HOx alebo Pre Hoxa.
U cididárov neboli hlásené žiadne gény HOx ako také, že spĺňajú vyššie uvedené charakteristiky. Existujú však gény HOx-like.
Na druhej strane, bezstavovce majú jeden zhluk génov HOx, zatiaľ čo stavovce majú viac kópií. Táto skutočnosť bola rozhodujúca a inšpirovala vývoj teórií o vývoji skupiny.
Pôvod stavovcov
Klasický pohľad na tento aspekt tvrdí, že štyri klastre génov v ľudskom genóme vznikli vďaka dvom kolám replikácie celého genómu. Vývoj nových technológií sekvencovania však teóriu spochybnil.
Nový dôkaz podporuje hypotézu týkajúcu sa udalostí malého rozsahu (duplikácia segmentov, individuálna duplikácia génov a translokácií), ktorá dosiahla vysoký počet génov HOx že dnes pozorujeme v tejto skupine.
referencie
- Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Človek HOx génová rodina. Výskum nukleových kyselín, 17(24), 10385-10402.
- Ferner, D. E. (2011). HOx a Pre Hoxa gény v evolúcii, vývoji a genomike. Genomika, proteomika a bioinformatika, 9(3), 63-4.
- Hrycaj, S. M., & Wellik, D. M. (2016). HOx gény a evolúcia. F1000Research, 5, F1000 Fakulta Rev-859.
- Lappin, T.R., Grier, D.G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). HOX gény: zvodná veda, tajomné mechanizmy. Lekársky časopis Ulster, 75(1), 23-31.
- Pearson, J.C., Lemons, D., & McGinnis, W. (2005). modulácia HOx funkcie génu počas vzorkovania zvieracieho tela. Nature Reviews Genetics, 6(12), 893.