Войти
В эволюционной биологии развития, гомеотические гены, гены, которые регулируют развитие анатомических структур в различных организмах, таких, как иглокожих, насекомых, млекопитающих и растений. Гомеотические гены часто кодируют белки факторов транскрипции, и эти белки влияют на развитие, регулируя нижестоящие генные сети, участвующие в формировании паттерна тела.
Мутации в гомеотических генах вызывают смещение частей тела ( гомеоз ), например, усики, растущие в задней части мухи, а не в голове. Мутации, приводящие к развитию эктопических структур, обычно смертельны.
Есть несколько подмножеств гомеотических генов. Они включают в себя многие из генов Hox и ParaHox, которые важны для сегментации. Hox-гены обнаружены у двусторонних животных, в том числе у дрозофилы (у которой они были впервые обнаружены) и человека. Hox-гены - это подмножество генов гомеобокса. Гены Hox часто сохраняются у разных видов, поэтому некоторые из генов Hox у дрозофилы гомологичны генам человека. В общем, гены Hox играют роль регуляции экспрессии генов, а также помогают в развитии и назначении специфических структур во время эмбрионального роста. Это может варьироваться от сегментации у Drosophila до развития центральной нервной системы (ЦНС) у позвоночных. И Hox, и ParaHox сгруппированы как HOX-подобные гены (HOXL), подмножество класса ANTP (названного в честь гена Drosophila, Antennapedia ).
Они также включают гены, содержащие MADS-бокс, участвующие в модели развития цветка ABC. Помимо растений, производящих цветы, мотив MADS-box также присутствует у других организмов, таких как насекомые, дрожжи и млекопитающие. Они выполняют различные функции в зависимости от организма, включая развитие цветков, транскрипцию протоонкогенов и регуляцию генов в определенных клетках (например, мышечных клетках).
Несмотря на то, что термины обычно меняются местами, не все гомеотические гены являются Hox-генами; гены MADS-бокса гомеотичны, но не гены Hox. Таким образом, гены Hox представляют собой подмножество гомеотических генов.
Гомеотические селекторные генные комплексы у плодовой мушки Drosophila melanogaster Одним из наиболее часто исследуемых модельных организмов в отношении гомеотических генов является плодовая мушка Drosophila melanogaster. Его гомеотические Hox-гены встречаются либо в комплексе Antennapedia (ANT-C), либо в комплексе Bithorax (BX-C), открытом Эдвардом Б. Льюисом. Каждый из комплексов ориентирован на отдельную область развития. Комплекс антеннапедии состоит из пяти генов, включая хобосипедию, и участвует в развитии передней части эмбриона, формируя сегменты головы и грудной клетки. Комплекс биторакса состоит из трех основных генов и участвует в развитии задней части эмбриона, а именно брюшной полости и задних сегментов грудной клетки.
Во время развития (начиная с стадии бластодермы эмбриона) эти гены постоянно экспрессируются, чтобы назначать структуры и роли различным сегментам тела мухи. Для дрозофилы эти гены можно анализировать с помощью базы данных Flybase.
Было проведено много исследований гомеотических генов у разных организмов, от базового понимания того, как работают молекулы до мутаций, до того, как гомеотические гены влияют на человеческий организм. Изменение уровня экспрессии гомеотических генов может негативно повлиять на организм. Например, в одном исследовании патогенная фитоплазма вызвала значительную активацию или подавление гомеотических генов в цветковых растениях. Это привело к серьезным фенотипическим изменениям, включая карликовость, дефекты пестиков, гипопигментацию и развитие листоподобных структур на большинстве органов цветка. В другом исследовании было обнаружено, что гомеотический ген Cdx2 действует как опухолевый супрессор. При нормальном уровне экспрессии ген предотвращает онкогенез и колоректальный рак при воздействии канцерогенов ; однако, когда Cdx2 не был хорошо экспрессирован, канцерогены вызывали развитие опухоли. Эти исследования, наряду со многими другими, показывают важность гомеотических генов даже после развития.
