Ein homeobox ist eine DNA-Folge, die innerhalb von Genen gefunden ist, die an der Regulierung von Mustern der anatomischen Entwicklung (morphogenesis) in Tieren, Fungi und Werken beteiligt werden.

Entdeckung

Sie wurden unabhängig 1983 von Ernst Hafen, Michael Levine und William McGinnis entdeckt, der im Laboratorium von Walter Jakob Gehring an der Universität Basels, die Schweiz arbeitet; und durch Matthew P. Scott und Amy Weiner, die dann mit Thomas Kaufman an der Indiana Universität in Bloomington arbeiteten.

Homeodomain

Ein homeobox ist ungefähr 180 Grundpaare lange. Es verschlüsselt ein Protein-Gebiet (der homeodomain), der, wenn ausgedrückt (d. h. als Protein) DNA binden kann. Die folgenden Shows die Einigkeit 60-Rückstände-Kette entsprechend dem homeobox Gebiet, mit typischen intron mit Spuren bemerkten Positionen:

Gene von Homeobox verschlüsseln Abschrift-Faktoren, die normalerweise Kaskaden anderer Gene einschalten. Der homeodomain bindet DNA auf eine mit der Folge spezifische Weise. Jedoch ist die Genauigkeit eines einzelnen homeodomain Proteins gewöhnlich nicht genug, um nur seine gewünschten Zielgene anzuerkennen. Den größten Teil der Zeit, homeodomain Proteine handeln im Befürworter-Gebiet ihrer Zielgene als Komplexe mit anderen Abschrift-Faktoren. Solche Komplexe haben eine viel höhere Zielgenauigkeit als ein einzelnes homeodomain Protein. Homeodomains werden sowohl durch Gene der Gentrauben von Hox als auch durch andere Gene überall im Genom verschlüsselt.

Das homeobox Gebiet wurde zuerst in mehreren Taufliege homeotic und Segmentationsproteine identifiziert, aber ist jetzt bekannt, in vielen anderen Tieren einschließlich Wirbeltiere gut erhalten zu werden. Gene von Hox verschlüsseln, transcriptional Gangregler homeodomain-enthaltend, die genetische Differenzialprogramme entlang der vorder-späteren Achse von Tierkörpern bedienen. Das Gebiet bindet DNA durch eine Struktur der Spirale-Umdrehungsspirale (HTH). Das HTH Motiv wird durch zwei Alpha-helices charakterisiert, die vertraute Kontakte mit der DNA herstellen und durch eine kurze Umdrehung angeschlossen werden. Die zweite Spirale bindet zur DNA über mehrere Wasserstoffobligationen und hydrophobe Wechselwirkungen, die zwischen spezifischen Seitenketten und den ausgestellten Basen und thymine Methyl-Gruppen innerhalb der Hauptrinne der DNA vorkommen. Die erste Spirale hilft, die Struktur zu stabilisieren.

Das Motiv ist in der Folge und Struktur in einer breiten Reihe von DNA BINDENDEN Proteinen (z.B, cro und repressor Proteinen, homeotic Proteine, usw.) sehr ähnlich. Einer der Hauptunterschiede zwischen HTH Motiven in diesen verschiedenen Proteinen entsteht aus der stereochemischen Voraussetzung für glycine in der Umdrehung, die erforderlich ist, um steric Einmischung des Beta-Kohlenstoff mit der Hauptkette zu vermeiden: Für cro und repressor Proteine scheint der glycine, obligatorisch zu sein, während für viele der homeotic und anderen DNA BINDENDEN Proteine die Voraussetzung entspannt wird.

Gene von Hox

Gene von Hox sind wesentliche metazoan Gene, weil sie die Identität von embryonischen Gebieten entlang der anterio-späteren Achse bestimmen. Das erste Wirbelgen von Hox wurde in Xenopus von Eddy De Robertis und Kollegen 1984 isoliert, den Anfang der jungen Wissenschaft von Evo-Devo kennzeichnend.

In Wirbeltieren sind die vier Paraklotz-Trauben in der Funktion teilweise überflüssig, aber haben auch mehrere abgeleitete Funktionen erworben. Insbesondere HoxA und HoxD geben Segment-Identität entlang der Gliederachse an.

Das Hauptinteresse an diesem Satz von Genen stammt von ihrem einzigartigen Verhalten. Sie werden normalerweise in einer organisierten Traube gefunden. Die geradlinige Ordnung der Gene innerhalb einer Traube wird zur Ordnung der Gebiete direkt aufeinander bezogen, die sie sowie das Timing betreffen, in dem sie betroffen werden. Dieses Phänomen wird colinearity genannt. Wegen dieser geradlinigen Beziehung laufen Änderungen in der Gentraube wegen Veränderungen allgemein auf ähnliche Änderungen in den betroffenen Gebieten hinaus.

Zum Beispiel, wenn ein Gen verloren wird, entwickelt sich das Segment in ein vordereres, während eine Veränderung, die zu einem Gewinn der Funktion führt, ein Segment veranlasst, sich in ein mehr späteres zu entwickeln. Das wird ectopia genannt. Berühmte Beispiele sind Antennapedia und bithorax in der Taufliege, die die Entwicklung von Beinen statt Antennen und die Entwicklung einer kopierten Brust beziehungsweise verursachen kann.

Molekulare Beweise zeigen, dass eine begrenzte Zahl von Genen von Hox in Cnidaria da bevor frühstem wahrem Bilatera bestanden hat, diese Gene Vorpaläozoikum machend.

Ungleichheit

Die homeobox Gene wurden zuerst in der Taufliege-Taufliege melanogaster gefunden und sind nachher in vielen anderen Arten, von Kerbtieren zu Reptilien und Säugetieren identifiziert worden.

Gene von Homeobox wurden vorher nur in bilateria identifiziert, aber mehr kürzlich, wie man auch gefunden hat, haben cnidaria homeobox Gebiete enthalten, und die "fehlende Verbindung" zur Evolution zwischen den zwei ist identifiziert worden.

Gene von Homeobox sind sogar in Fungi, zum Beispiel die einzellige Hefe, und in Werken gefunden worden.

Werke

Die weithin bekannten homeotic Gene in Werken (MADS-Kasten-Gene) sind zu Genen von Hox in Tieren nicht homolog. Werke und Tiere teilen dieselben homeotic Gene nicht, und das weist darauf hin, dass homeotic Gene unabhängig in der frühen Evolution von Tieren und Werken entstanden sind.

Menschliche Gene

Menschen enthalten allgemein Gene von Hox in vier Trauben:

Es gibt auch "distal-weniger homeobox" Familie: DLX1, DLX2, DLX3, DLX4, DLX5 und DLX6.

"HESX homeobox 1" ist auch bekannt als HESX1.

Kurze Statur homeobox Gen ist auch bekannt als SHOX.

Zusätzliche menschliche Proteine, die dieses Gebiet pro Anmerkung von UniProt enthalten:

• ADNP; ALX1; ALX3; ALX4; ARGFX; ARX
• BARHL1; BARHL2; BARX1; BARX2; BSX
• CDX1; CDX2; CDX4; CRX; CUTL1; CUTL2
• DBX1; DBX2; DLX1; DLX2; DLX3; DLX4; DLX5; DLX6; DMBX1; DPRX; DRGX; DUX1; DUX2; DUX3; DUX4; DUX4L2; DUX4L3; DUX4L4; DUX4L5; DUX4L6; DUX4L7; DUX4L9; DUX5; DUXA
• EMX1; EMX2; EN1; EN2; ESX1L; EVX1; EVX2
• GBX1; GBX2; GSC; GSC2; GSX1; GSX2
• HDX; HESX1; HHEX; HLX1; HMBOX1; HMX1; HMX2; HMX3; HNF1A; HNF1B; HOMEZ; HOPX
• IRX1; IRX2; IRX3; IRX4; IRX5; IRX6; ISL1; ISL2; ISX
• LASS2; LASS3; LASS4; LASS5; LASS6; LBX1; LBX2; LHX1; LHX2; LHX3; LHX4; LHX5; LHX6; LHX8; LHX9; LMX1A; LMX1B
• MEIS1; MEIS2; MEIS3; MEOX1; MEOX2; MIXL1; MKX; MNX1; MSX1; MSX2
• NANOG; NANOGP1; NANOGP8; NKX2-1; NKX2-2; NKX2-3; NKX2-4; NKX2-5; NKX2-8; NKX3-1; NKX3-2; NKX6-1; NKX6-2; NKX6-3; NOBOX; NOTO
• ONECUT1; ONECUT2; ONECUT3; OTP; OTX1; OTX2
• PAX3; PAX4; PAX6; PAX7; PBX1; PBX2; PBX3; PBX4; PDX1; PHOX2A; PHOX2B; PITX1; PITX2; PITX3; PKNOX1; PKNOX2; POU1F1; POU2F1; POU2F2; POU2F3; POU3F1; POU3F2; POU3F3; POU3F4; POU4F1; POU4F2; POU4F3; POU5F1; POU5F1P1; POU5F1P4; POU5F2; POU6F1; POU6F2; PROP1; PRRX1; PRRX2
• RAX; RAX2; RHOXF1; RHOXF2
• SATB1; SATB2; SEBOX; SHOX; SHOX2; SIX1; SIX2; SIX3; SIX4; SIX5; SIX6
• TGIF1; TGIF2; TGIF2LX; TGIF2LY; TLX1; TLX2; TLX3; TSHZ1; TSHZ2; TSHZ3
• UNCX; VAX1; VAX2; VENTX; VSX1; VSX2
• ZEB1; ZEB2; ZFHX2; ZFHX3; ZFHX4; ZHX1

Veränderungen

Veränderungen zu homeobox Genen können leicht sichtbare Phenotypic-Änderungen erzeugen.

Zwei Beispiele von homeobox Veränderungen in der oben erwähnten Taufliege sind Beine, wo die Antennen (antennapedia), und ein zweites Paar von Flügeln sein sollten.

Die Verdoppelung von homeobox Genen kann neue Körpersegmente erzeugen, und solche Verdoppelungen werden wahrscheinlich in der Evolution von segmentierten Tieren wichtig gewesen sein. Jedoch bestimmen Gene von Hox normalerweise die Identität von Körpersegmenten.

Interessanterweise gibt es eine Kerbtier-Familie, der xyelid sawflies, in dem sowohl die Antennen als auch mouthparts in der Struktur bemerkenswert einem Bein ähnlich sind. Das ist in arthropods ziemlich üblich, weil alle arthropod Anhänge homolog sind.

Regulierung

Die Regulierung von Genen von Hox ist hoch kompliziert und schließt gegenseitige Wechselwirkungen, größtenteils hemmend ein. Wie man bekannt, verwendet Taufliege den Polykamm und die Trithorax Komplexe, um den Ausdruck von Genen von Hox nach der Unten-Regulierung der Paar-Regel und Lücke-Gene aufrechtzuerhalten, der während der Larvenentwicklung vorkommt. Proteine der Polykamm-Gruppe können die HOX Gene durch die Modulation der chromatin Struktur zum Schweigen bringen.

Siehe auch

• Entwicklungsentwicklungsbiologie
• Körperplan
• POU Familie

Weiterführende Literatur

Außenverbindungen

• Die Homeodomain Quelle (Nationales Forschungsinstitut des menschlichen Erbgutes, nationale Institute für die Gesundheit)
• HomeoDB: eine Datenbank der homeobox Genungleichheit. Zhong YF, Kolben T, Holland PWH, seit 2008.
• Homeodomain Mittel, die von Thomas R. Bürglin zur Verfügung gestellt sind
• Das Entdecken von Homeobox