Das Gene Hox Sie sind eine große Genfamilie, die für die Regulierung der Entwicklung von Körperstrukturen verantwortlich ist. Sie wurden in allen Metazoen und in anderen Abstammungslinien wie Pflanzen und Tieren gefunden. Aus diesem Grund zeichnen sie sich dadurch aus, dass sie evolutionär sehr konserviert sind.
Diese Gene funktionieren folgendermaßen: Sie kodieren für einen Transkriptionsfaktor - ein Protein, das mit DNA interagieren kann -, das in einem bestimmten Bereich des Individuums von den frühesten Entwicklungsstadien an exprimiert wird. Diese DNA-Bindungssequenz wird als Homeobox bezeichnet.
Mit fast 30 Jahren Forschung auf diesem Gebiet haben Wissenschaftler verschiedene Abstammungslinien untersucht und sind zu dem Schluss gekommen, dass die Expressionsmuster dieser Gene stark mit der Regionalisierung der Körperachsen verbunden sind..
Dieser Beweis legt nahe, dass Gene Hox Sie haben eine unverzichtbare Rolle bei der Entwicklung der Körperpläne von Lebewesen gespielt, insbesondere in Bilateria. Also die Gene Hox haben es möglich gemacht, die großartige Vielfalt der Tierformen aus molekularer Sicht zu erklären.
In uns Menschen gibt es 39 Gene Hox. Diese sind in vier Gruppen eingeteilt Cluster oder Gruppen, die sich auf verschiedenen Chromosomen befinden: 7p15, 17q21.2, 12q13 und 2q31.
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Die Entdeckung von Genen Hox Es war ein Meilenstein in der Evolutions- und Entwicklungsbiologie. Diese Gene wurden zwischen den 70er und 80er Jahren dank der Beobachtung von zwei Schlüsselmutationen in der Fruchtfliege entdeckt, Drosophila melanogaster.
Eine der Mutationen, Antennapedia, verwandelt die Antennen in Beine, während die Mutation Bithorax bewirkt die Umwandlung von Halftern (modifizierte Strukturen, typisch für geflügelte Insekten) in ein anderes Flügelpaar.
Wie zu sehen ist, wenn Gene Hox Mutationen besitzen, das Ergebnis ist ziemlich dramatisch. Und wie in Drosophila, Veränderung führt zur Bildung von Strukturen an den falschen Stellen.
Vor der Entdeckung von Genen Hox, Die meisten Biologen glaubten, dass die morphologische Vielfalt durch die Vielfalt auf DNA-Ebene unterstützt wird. Es war logisch anzunehmen, dass sich die offensichtlichen Unterschiede zwischen einem Wal und einem Kolibri beispielsweise genetisch widerspiegeln mussten..
Mit der Ankunft von Genen Hox, Dieses Denken nahm eine vollständige Wendung und wich einem neuen Paradigma in der Biologie: einem gemeinsamen Weg der genetischen Entwicklung, der die Ontogenese der Metazoen vereint..
Bevor das Konzept der Gene definiert wird Hox, Es ist wichtig zu wissen, was ein Gen ist und wie es funktioniert. Gene sind DNA-Sequenzen, deren Botschaft in einem Phänotyp ausgedrückt wird.
Die DNA-Nachricht ist in Nukleotiden geschrieben, in einigen Fällen gehen diese in eine Messenger-RNA über und diese wird von Ribosomen in eine Sequenz von Aminosäuren übersetzt - die strukturellen "Bausteine" von Proteinen..
Die Gene Hox Sie sind die bekannteste Klasse homöotischer Gene, deren Funktion darin besteht, bestimmte Muster von Körperstrukturen zu steuern. Diese sind für die Kontrolle der Identität der Segmente entlang der anteroposterioren Achse der Tiere verantwortlich..
Sie gehören zu einer einzigen Familie von Genen, die für ein Protein kodieren, das eine spezifische Aminosäuresequenz aufweist, die mit dem DNA-Molekül interagieren kann..
Von dort kommt der Begriff Homöobox, um diesen Abschnitt im Gen zu beschreiben, während er im Protein Homöodomäne genannt wird. Die Homeobox-Sequenz hat eine Sequenz von 180 Basenpaaren und diese Domänen sind unter verschiedenen Phyla evolutionär hoch konserviert.
Dank dieser Interaktion mit DNA können Gene Hox sind in der Lage, die Transkription anderer Gene zu regulieren.
Die Gene, die an diesen morphologischen Funktionen beteiligt sind, werden genannt loci Homöotik. Im Tierreich sind die wichtigsten als Loci bekannt HOM (bei Wirbellosen) und Loci Hox (bei Wirbeltieren). Sie sind jedoch allgemein als Loci bekannt Hox.
Die Gene Hox Sie haben eine Reihe von sehr eigenartigen und interessanten Eigenschaften. Diese Schlüsselaspekte helfen, seine Funktionsweise und seine mögliche Rolle in der Evolutionsbiologie zu verstehen..
Diese Gene sind in "Genkomplexen" organisiert, was bedeutet, dass sie auf den Chromosomen nahe beieinander liegen - in Bezug auf ihre räumliche Lage..
Das zweite Merkmal ist die überraschende Korrelation, die zwischen der Reihenfolge der Gene in der DNA-Sequenz und der anteroposterioren Position der Produkte dieser Gene im Embryo besteht. Im wahrsten Sinne des Wortes befinden sich die Gene, die "vorwärts" gehen, in dieser Position.
In ähnlicher Weise besteht zusätzlich zur räumlichen Kollinearität eine zeitliche Korrelation. Gene, die sich am 3'-Ende befinden, treten früher in der Entwicklung des Individuums auf als solche, die weiter hinten gefunden wurden.
Die Gene Hox gehören zu der Klasse namens ANTP, zu der auch die Gene gehören ParaHox (verwandt mit diesen), NK-Gene und andere.
Keine Gene der ANTP-Klasse stammten von den Metazoen. In der evolutionären Entwicklung dieser Tiergruppe trennten sich die porösen Tiere als erste, gefolgt von den Nesseltieren. Diese beiden Linien repräsentieren die beiden Grundgruppen der Bilateraten.
Genetische Analyse des berühmten Schwamms Amphimedon queenslandica - Sein Ruhm ist auf die Gene für das Nervensystem zurückzuführen - sie zeigten, dass dieses poröse Material mehrere Gene vom NK-Typ hat, aber keine Gene Hox oder ParaHox.
Bei Nesseltieren wurden keine Gene berichtet Hox als solche erfüllen sie die oben genannten Eigenschaften. Es gibt jedoch Gene Hox-artig.
Auf der anderen Seite haben wirbellose Tiere einen einzigen Cluster von Genen Hox, Wirbeltiere besitzen mehrere Kopien. Diese Tatsache war entscheidend und hat die Entwicklung von Theorien über die Entwicklung der Gruppe inspiriert..
Die klassische Sichtweise dieses Aspekts argumentiert, dass die vier Gencluster im menschlichen Genom dank zweier Replikationsrunden des gesamten Genoms entstanden sind. Die Entwicklung neuer Sequenzierungstechnologien hat jedoch Zweifel an der Theorie aufkommen lassen.
Die neuen Erkenntnisse sprechen für die Hypothese kleiner Ereignisse (Segmentduplikation, individuelle Duplikation von Genen und Translokationen), mit denen die hohe Anzahl von Genen erreicht wurde. Hox das beobachten wir heute in dieser Gruppe.
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