Un gen gap es un tipo de gen involucrado en el desarrollo de los embriones segmentados de algunos artrópodos . Los genes de brecha se definen por el efecto de una mutación en ese gen, que provoca la pérdida de segmentos corporales contiguos, que se asemeja a una brecha en el plan corporal normal. Cada gen gap, por tanto, es necesario para el desarrollo de una sección del organismo.
Los genes Gap fueron descritos por primera vez por Christiane Nüsslein-Volhard y Eric Wieschaus en 1980. [1] Utilizaron un cribado genético para identificar los genes necesarios para el desarrollo embrionario en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster . Encontraron tres genes, knirps, Krüppel y jorobado , donde las mutaciones causaban la eliminación de tramos particulares de segmentos. Un trabajo posterior identificó más genes gap en el embrión temprano de Drosophila : gigante , huckebein y sin cola . [2] [3] Para el desarrollo de la cabeza de Drosophila se necesitan más genes gap, incluidos la ortodentícula y la cabeza de botón .
Una vez que se identificaron los genes gap a nivel molecular, se encontró que cada gen gap se expresa en una banda en el embrión temprano generalmente correlacionado con la región que está ausente en el mutante. [4] [5] En Drosophila, los genes gap codifican factores de transcripción y controlan directamente la expresión de otro conjunto de genes implicados en la segmentación, los genes de la regla del par . [6] [7] Los propios genes gap se expresan bajo el control de genes de efecto materno , como bicoide y nanos , y se regulan entre sí para lograr sus patrones de expresión precisos.
Activación genética
La expresión de sin cola es activada por la proteína del torso en los polos del embrión. Tailless también está regulado de manera compleja por el gen bicoide de efecto materno.
Tanto el jorobado transcrito embrionariamente como el jorobado transcrito maternalmente son activados por la proteína bicoide en la parte anterior y son inhibidos en la parte posterior por nanoproteínas. La proteína jorobada transcrita embrionariamente es capaz de exhibir los mismos efectos sobre Krüppel y knirps que la joroba transcrita materna.
El gen Krüppel se activa cuando el gradiente de proteína bicoide declina abruptamente, en la parte central del embrión. Krüppel está regulado por cinco proteínas reguladoras: bicoide, jorobado, sin cola, knirps y gigante. Krüppel está inhibido por altos niveles de jorobado, altos niveles de gigante y sin cola, lo que establece el límite anterior de expresión de Krüppel. Krüppel también es inhibido por knirps y activado por niveles bajos de bicoide y niveles bajos de jorobado, lo que establece el límite posterior de la expresión de Krüppel.
El gen knirps parece activarse espontáneamente. Está reprimido por jorobado. La represión jorobada define así el límite anterior del gen knirps. Debido a la inhibición más eficiente del gen knirps por parte del jorobado, knirps se expresa más posterialmente en el embrión en comparación con Krüppel. La proteína sin cola inhibe la expresión del gen knirps en la parte posterior del embrión, lo que permite que la proteína knirps se exprese solo en la parte central del embrión (pero más posterior en comparación con Krüppel). Esto se debe a la capacidad tanto del jorobado como del sin cola para unirse a las regiones potenciadoras de los nudillos.
Mecanismo de acción
Los genes gap codifican factores de transcripción que regulan la expresión de genes con reglas de pares y genes homeóticos [8] compitiendo por unirse a sus regiones potenciadoras. Se ha demostrado que la expresión del gen gap en el blastodermo de Drosophila exhibe una propiedad llamada canalización, una propiedad de los organismos en desarrollo para producir un fenotipo consistente a pesar de las variaciones en el genotipo o el entorno. Se ha propuesto que la canalización es una manifestación de la regulación cruzada de la expresión de genes gap y puede entenderse que surge de las acciones de atractores en el sistema dinámico del gen gap. [9]
Ver también
Referencias
- ^ Nüsslein-Volhard C, Wieschaus E (octubre de 1980). "Mutaciones que afectan el número de segmentos y la polaridad en Drosophila ". Naturaleza . 287 (5785): 795–801. Código Bibliográfico : 1980Natur.287..795N . doi : 10.1038 / 287795a0 . PMID 6776413 .
- ^ Petschek JP, Perrimon N , Mahowald AP (enero de 1987). "Defectos específicos de la región en l (1) embriones gigantes de Drosophila melanogaster ". Biología del desarrollo . 119 (1): 175–89. doi : 10.1016 / 0012-1606 (87) 90219-3 . PMID 3098602 .
- ^ Weigel D, Jürgens G, Klingler M, Jäckle H (abril de 1990). "Dos genes gap median la información del patrón terminal materno en Drosophila ". Ciencia . 248 (4954): 495–8. Código Bibliográfico : 1990Sci ... 248..495W . doi : 10.1126 / science.2158673 . PMID 2158673 .
- ^ Knipple DC, Seifert E, Rosenberg UB, Preiss A, Jäckle H (1985). "Patrones espaciales y temporales de la expresión del gen Krüppel en embriones tempranos de Drosophila ". Naturaleza . 317 (6032): 40–4. Código Bibliográfico : 1985Natur.317 ... 40K . doi : 10.1038 / 317040a0 . PMID 2412131 .
- ^ Bender M, Horikami S, Cribbs D, Kaufman TC (1988). "Identificación y expresión del jorobado del gen de segmentación gap en Drosophila melanogaster ". Genética del desarrollo . 9 (6): 715–32. doi : 10.1002 / dvg.1020090604 . PMID 2849517 .
- ^ Gilbert, SF (2000). "Los orígenes de la polaridad anterior-posterior" . Biología del desarrollo (6ª ed.). Sunderland (MA): Sinauer Associates . Consultado el 23 de octubre de 2015 .
- ^ "Genes de segmentación en el desarrollo de Drosophila : regla de par, polaridad de segmento y genes de brecha" . Study.com . Consultado el 23 de octubre de 2015 .
- ^ Ingham, PW; D. Ish-Horowicz y KR Howard (1986). "Cambios correlativos en la expresión génica homeótica y segmentación en embriones mutantes Krüppel de Drosophila " . El diario EMBO . 5 (7): 1659–1665. doi : 10.1002 / j.1460-2075.1986.tb04409.x . PMC 1166992 . PMID 16453692 .
- ^ VV, Gursky; L. Panok; EM Myasnikova; Manu, MG Samsonova; J. Reinitz y AM Samsonov (julio de 2011). "Mecanismos de canalización de la expresión génica gap en el blastodermo de Drosophila " . Biología de sistemas BMC . 5 (118): 118. doi : 10.1186 / 1752-0509-5-118 . PMC 3398401 . PMID 21794172 .
enlaces externos
- La mosca interactiva: http://www.sdbonline.org/fly/aignfam/gapnprl.htm