Gen Penemuan Hox, karakteristik dan evolusi



itu gen Hox mereka adalah keluarga gen besar yang bertanggung jawab untuk mengatur perkembangan struktur tubuh. Mereka telah ditemukan di semua metazoa dan garis keturunan lainnya, seperti tanaman dan hewan. Oleh karena itu, mereka dicirikan dengan menjadi sangat lestari secara evolusioner.

Gen-gen ini bekerja dengan cara berikut: mereka mengkode faktor transkripsi - protein yang mampu berinteraksi dengan DNA - yang diekspresikan dalam area tertentu individu dari tahap perkembangan paling awal. Urutan pengikatan DNA ini disebut homeobox.

Dengan hampir 30 tahun penelitian di bidang ini, para ilmuwan telah mempelajari garis keturunan yang berbeda dan sampai pada kesimpulan bahwa pola ekspresi gen ini sangat terkait dengan regionalisasi kapak tubuh..

Bukti ini menunjukkan bahwa gen Hox mereka telah memainkan peran yang sangat diperlukan dalam evolusi rencana tubuh makhluk hidup, khususnya di Bilateria. Jadi, gen Hox telah memungkinkan untuk menjelaskan keanekaragaman bentuk hewan yang luar biasa, dari perspektif molekuler.

Di dalam kita, manusia, ada 39 gen Hox. Ini dikelompokkan menjadi empat gugus atau kelompok, yang terletak di kromosom yang berbeda: 7p15, 17q21.2, 12q13 dan 2q31.

Indeks

  • 1 Penemuan
  • 2 Apa itu gen Hox?
    • 2.1 Terminologi
  • 3 Karakteristik
  • 4 Evolusi gen Hox
    • 4.1 Asal usul vertebrata
  • 5 Referensi

Penemuan

Penemuan gen Hox itu adalah tonggak sejarah dalam biologi evolusi dan perkembangan. Gen-gen ini ditemukan antara tahun 70-an dan 80-an berkat pengamatan dua mutasi kunci pada lalat buah, Drosophila melanogaster.

Salah satu mutasinya, antennapedia, mengubah antena menjadi kaki, sementara mutasi bithorax menyebabkan transformasi halteri (struktur yang dimodifikasi, khas serangga dengan sayap) pada sepasang sayap yang lain.

Seperti yang bisa dilihat, saat gen Hox mereka mengalami mutasi, akibatnya cukup dramatis. Dan, seperti dalam Drosophila, perubahan mengarah pada pembentukan struktur di tempat yang salah.

Sebelum ditemukannya gen Hox, Sebagian besar ahli biologi berpikir bahwa keragaman morfologis didukung oleh berbagai DNA. Adalah logis untuk berasumsi bahwa perbedaan nyata antara paus dan burung kolibri, misalnya, harus tercermin dalam istilah genetik..

Dengan kedatangan gen Hox, pemikiran ini berubah total, memberi jalan bagi paradigma baru dalam biologi: jalur umum pengembangan genetika yang menyatukan ontogeni dari Metazoans.

Apa itu gen Hox?

Sebelum mendefinisikan konsep gen Hox, Sangat penting untuk mengetahui apa itu gen dan cara kerjanya. Gen adalah sekuens DNA yang pesannya diekspresikan dalam fenotip.

Pesan DNA ditulis dalam nukleotida, dalam beberapa kasus ini diteruskan ke RNA kurir dan ini diterjemahkan oleh ribosom ke dalam urutan asam amino - "blok" struktural protein.

Gen Hox mereka adalah kelas gen homeotik yang paling terkenal, yang fungsinya mengendalikan pola spesifik struktur tubuh. Ini bertanggung jawab untuk mengendalikan identitas segmen sepanjang sumbu antero-posterior hewan.

Mereka termasuk keluarga gen tunggal yang mengkode protein yang memiliki urutan asam amino spesifik yang mampu berinteraksi dengan molekul DNA.

Di situlah istilah homeobox berasal untuk menggambarkan bagian itu dalam gen, sedangkan dalam protein itu disebut homeodomain. Urutan homeobox memiliki urutan 180 pasangan basa dan domain ini secara evolusioner sangat kekal antara Phyla yang berbeda.

Berkat interaksi dengan DNA ini, gen Hox mampu mengatur transkripsi gen lain.

Terminologi

Gen yang terlibat disebut fungsi morfologis lokus homeotik Di dunia hewan, yang paling penting dikenal sebagai loci HOM (dalam invertebrata) dan lokus Hox (dalam vertebrata). Namun, mereka umumnya dikenal sebagai lokus Hox.

Fitur

Gen Hox Mereka memiliki serangkaian karakteristik yang sangat aneh dan menarik. Aspek-aspek kunci ini membantu untuk memahami fungsinya dan peran potensinya dalam biologi evolusi.

Gen-gen ini diorganisasikan menjadi "kompleks gen", yang berarti bahwa mereka terletak dekat dengan kromosom - dalam hal lokasi spasial mereka.

Karakteristik kedua adalah korelasi mengejutkan yang ada antara urutan gen dalam urutan DNA dan lokasi antero-posterior dari produk-produk gen ini dalam embrio. Secara harfiah, gen yang maju "berada di posisi itu.

Dengan cara yang sama, selain kolinearitas spasial, ada korelasi temporal. Gen-gen yang terletak di ujung 3 'muncul lebih awal dalam perkembangan individu, dibandingkan dengan yang ditemukan lebih jauh ke belakang.

Gen Hox milik kelas yang disebut ANTP, yang juga termasuk gen Untuk Hox (terkait dengan ini), gen NK dan lainnya.

Evolusi gen Hox

Tidak ada gen dari kelas ANTP berasal dari Metazoans. Dalam evolusi evolusioner kelompok hewan ini, porifera adalah kelompok pertama yang terpisah, diikuti oleh cnidaria. Kedua garis keturunan ini mewakili dua kelompok dasar dari bilaterado.

Analisis genetik dilakukan pada spons yang terkenal Amphimedon queenslandica - ketenarannya adalah karena gen untuk sistem saraf - mengungkapkan bahwa porifere ini memiliki beberapa gen tipe NK, tetapi tidak ada gen Hox o Untuk Hox.

Pada cnidaria tidak ada gen yang dilaporkan Hox dengan demikian, bahwa mereka mematuhi karakteristik yang disebutkan di atas. Namun, ada gen Seperti Hox.

Di sisi lain, invertebrata memiliki satu kelompok gen Hox, sedangkan vertebrata memiliki banyak salinan. Fakta ini sangat penting dan telah mengilhami pengembangan teori tentang evolusi kelompok.

Asal usul vertebrata

Pandangan klasik dari aspek ini berpendapat bahwa empat kelompok gen dalam genom manusia berasal berkat dua putaran replikasi seluruh genom. Namun, pengembangan teknologi sequencing baru telah meragukan teori ini.

Bukti baru mendukung hipotesis yang terkait dengan peristiwa skala kecil (duplikasi segmen, duplikasi individu gen dan translokasi) yang mencapai jumlah gen yang tinggi Hox yang hari ini kita amati dalam kelompok ini.

Referensi

  1. Acampora, D., D'esposito, M., Faiella, A., Pannese, M., Migliaccio, E., Morelli, F., ... & Boncinelli, E. (1989). Manusia HOX keluarga gen. Penelitian asam nukleat, 17(24), 10385-10402.
  2. Ferner, D. E. (2011). Hox dan Untuk Hox gen dalam evolusi, pengembangan, dan genomik. Genomik, proteomik & bioinformatika, 9(3), 63-4.
  3. Hrycaj, S. M., & Wellik, D. M. (2016). Hox gen dan evolusi. Penelitian F1000, 5, F1000 Faculty Rev-859.
  4. Lappin, T. R., Grier, D.G., Thompson, A., & Halliday, H.L. (2006). Gen HOX: ilmu menggoda, mekanisme misterius. Jurnal medis Ulster, 75(1), 23-31.
  5. Pearson, J. C., Lemon, D., & McGinnis, W. (2005). Modulasi Hox fungsi gen selama pola tubuh hewan. Ulasan Alam Genetika, 6(12), 893.