Gen Penemuan, ciri dan evolusi



The gen Hox mereka adalah keluarga gen yang besar yang bertanggungjawab untuk mengawal pembangunan struktur badan. Mereka telah ditemui dalam semua metazoans dan keturunan lain, seperti tumbuh-tumbuhan dan haiwan. Oleh itu, mereka dicirikan dengan sangat evolusioner.

Gen ini bekerja dengan cara yang berikut: mereka kod untuk faktor transkripsi - protein yang mampu berinteraksi dengan DNA - yang dinyatakan dalam bidang tertentu individu dari peringkat awal pembangunan. Urutan DNA yang mengikat ini dipanggil homeobox.

Dengan hampir 30 tahun penyelidikan dalam bidang ini, saintis telah mempelajari garis keturunan yang berlainan dan telah sampai pada kesimpulan bahawa corak ekspresi gen-gen ini sangat dikaitkan dengan penyeragaman kapak-kapak badan..

Bukti ini menunjukkan bahawa gen Hox mereka telah memainkan peranan penting dalam evolusi rancangan tubuh makhluk hidup, khususnya di Bilateria. Oleh itu, gen Hox telah dibenarkan menjelaskan kepelbagaian bentuk haiwan yang indah, dari perspektif molekul.

Di dalam kita, manusia, terdapat 39 gen Hox. Ini dikelompokkan menjadi empat cluster atau kumpulan, yang terletak di kromosom yang berlainan: 7p15, 17q21.2, 12q13 dan 2q31.

Indeks

  • 1 Penemuan
  • 2 Apakah gen Hox??
    • 2.1 Terminologi
  • 3 Ciri-ciri
  • 4 Evolusi gen Hox
    • 4.1 Asal vertebrata
  • 5 Rujukan

Discovery

Penemuan gen Hox ia merupakan satu kejayaan dalam biologi evolusi dan perkembangan. Gen ini ditemui antara 70 dan 80 tahun berkat pemerhatian dua mutasi utama dalam lalat buah, Drosophila melanogaster.

Salah satu mutasi, antennapedia, mengubah antena menjadi kaki, sementara mutasi bithorax menyebabkan transformasi halteri (struktur diubah suai, serangga khas dengan sayap) di sayap lain.

Seperti yang dapat dilihat, apabila gen Hox mereka mempunyai mutasi, hasilnya agak dramatik. Dan, seperti dalam Drosophila, perubahan itu membawa kepada pembentukan struktur di tempat-tempat yang salah.

Sebelum penemuan gen Hox, Kebanyakan ahli biologi berpendapat bahawa kepelbagaian morfologi disokong dengan pelbagai DNA. Ia adalah logik untuk mengandaikan bahawa perbezaan jelas antara ikan paus dan seekor burung hantu, misalnya, harus dilihat dalam istilah genetik..

Dengan ketibaan gen Hox, pemikiran ini mengambil giliran lengkap, memberi laluan kepada paradigma baru dalam biologi: jalan umum pembangunan genetik yang menyatukan ontogeny dari Metazoans.

Apakah gen Hox itu??

Sebelum menentukan konsep gen Hox, Adalah penting untuk mengetahui apa gen dan bagaimana ia berfungsi. Gen adalah urutan DNA yang mesejnya dinyatakan dalam fenotip.

Mesej DNA ditulis dalam nukleotida, dalam beberapa kes ini melewati RNA utusan dan ini diterjemahkan oleh ribosom ke dalam urutan asid amino - struktur "blok" protein.

Gen Hox mereka adalah kelas gen rumah yang paling terkenal, yang berfungsi untuk mengawal corak struktur tubuh tertentu. Ini bertanggungjawab untuk mengawal identiti segmen di sepanjang paksi antero-posterior haiwan.

Mereka tergolong dalam satu keluarga gen tunggal yang menetapkan kod untuk protein yang mempunyai urutan asid amino tertentu yang mampu berinteraksi dengan molekul DNA.

Itulah di mana istilah homeobox berasal dari untuk menggambarkan bahagian itu dalam gen, sedangkan dalam protein ia dipanggil homeodomain. Urutan homeobox mempunyai urutan 180 pasang asas dan domain-domain ini evolusioner sangat dipelihara antara Phyla yang berbeza.

Terima kasih kepada interaksi ini dengan DNA, gen Hox mampu mengawal transkripsi gen lain.

Terminologi

Gen yang terlibat dikatakan berfungsi morfologi dipanggil loci homeotic Di dalam kerajaan haiwan, yang paling penting dikenali sebagai loci HOM (dalam invertebrata) dan loci Hox (dalam vertebrata). Walau bagaimanapun, mereka umumnya dikenali sebagai loci Hox.

Ciri-ciri

Gen Hox Mereka mempunyai satu siri ciri-ciri yang sangat pelik dan menarik. Aspek-aspek penting ini membantu memahami fungsinya dan peranan potensinya dalam biologi evolusi.

Gen ini disusun menjadi "kompleks gen", yang bermaksud bahawa ia terletak berdekatan dengan kromosom - dari segi lokasi spatial mereka.

Ciri kedua adalah korelasi yang mengejutkan yang wujud antara susunan gen dalam urutan DNA dan lokasi antero-posterior produk gen ini dalam embrio. Secara harfiah gen yang pergi "ke hadapan" berada dalam kedudukan itu.

Dengan cara yang sama, sebagai tambahan kepada kolineariti ruang, terdapat korelasi temporal. Gen yang terletak pada akhir 3 'muncul lebih awal dalam perkembangan individu, berbanding dengan yang dijumpai lebih jauh.

Gen Hox tergolong dalam kelas yang disebut ANTP, yang juga termasuk gen Untuk Hox (berkaitan dengan ini), gen NK dan lain-lain.

Evolusi gen Hox

Tiada gen kelas ANTP daripada Metazoans. Dalam evolusi evolusi kumpulan haiwan ini, porifera adalah kumpulan pertama yang dipisahkan, diikuti oleh cnidarians. Kedua garis keturunan ini mewakili dua kumpulan dasar bilaterados.

Analisis genetik dilakukan pada span yang terkenal Amphimedon queenslandica - kemasyhurannya adalah disebabkan oleh gen untuk sistem saraf - mendedahkan bahawa porifere ini mempunyai beberapa gen jenis NK, tetapi tiada gen Hox o Untuk Hox.

Dalam cnidarians tiada gen telah dilaporkan Hox oleh itu, mereka mematuhi ciri-ciri yang dinyatakan di atas. Walau bagaimanapun, terdapat gen Hox-like.

Sebaliknya, invertebrata mempunyai satu kumpulan gen tunggal Hox, manakala vertebrata mempunyai beberapa salinan. Fakta ini sangat penting dan telah memberi inspirasi kepada perkembangan teori mengenai evolusi kumpulan.

Asal vertebrata

Pandangan klasik aspek ini berpendapat bahawa empat kelompok gen dalam genom manusia berasal berkat dua pusingan replikasi keseluruhan genom. Bagaimanapun, perkembangan teknologi penjujukan baru telah meragukan teori tersebut.

Bukti baru ini menyokong hipotesis yang berkaitan dengan kejadian kecil (duplikasi segmen, duplikasi individu gen dan pemindahan) yang mencapai jumlah gen yang tinggi Hox yang hari ini kita perhatikan dalam kumpulan ini.

Rujukan

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Manusia HOX keluarga gen. Kajian asid nukleik, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferner, D. E. (2011). Hox dan Untuk Hox gen dalam evolusi, pembangunan dan genomik. Genomics, proteomics & bioinformatics, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., & Wellik, D. M. (2016). Hox gen dan evolusi. F1000Research, 5, F1000 Fakulti Rev-859.
  4. Lappin, T. R., Grier, D.G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). Gen HOX: sains menggoda, mekanisme misteri. Jurnal perubatan Ulster, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J. C., Lemons, D., & McGinnis, W. (2005). Modulasi Hox fungsi gen semasa corak badan haiwan. Alam Ulasan Genetik, 6(12), 893.