En la biología del desarrollo evolutivo , los genes homeóticos son genes que regulan el desarrollo de estructuras anatómicas en varios organismos como equinodermos, [1] insectos, mamíferos y plantas. Los genes homeóticos a menudo codifican proteínas de factores de transcripción , y estas proteínas afectan el desarrollo regulando las redes de genes descendentes involucradas en los patrones corporales. [2]
Las mutaciones en los genes homeóticos causan partes del cuerpo desplazadas ( homeosis ), como antenas que crecen en la parte posterior de la mosca en lugar de en la cabeza. [3] Las mutaciones que conducen al desarrollo de estructuras ectópicas suelen ser letales. [4]
Tipos
Hay varios subconjuntos de genes homeóticos. Incluyen muchos de los genes Hox y ParaHox que son importantes para la segmentación . [5] Los genes Hox se encuentran en animales bilaterales, incluida la Drosophila (en la que se descubrieron por primera vez) y los seres humanos. Los genes Hox son un subconjunto de los genes homeobox . Los genes Hox a menudo se conservan en todas las especies, por lo que algunos de los genes Hox de Drosophila son homólogos a los de los humanos. En general, los genes Hox desempeñan un papel en la regulación de la expresión de los genes, además de ayudar en el desarrollo y la asignación de estructuras específicas durante el crecimiento embrionario. Esto puede variar desde la segmentación en Drosophila hasta el desarrollo del sistema nervioso central (SNC) en vertebrados. [6] Tanto Hox como ParaHox están agrupados como genes HOX-Like (HOXL), un subconjunto de la clase ANTP (llamado así por el gen de Drosophila , Antennapedia ). [7]
También incluyen los genes que contienen MADS-box implicados en el modelo ABC de desarrollo de flores . [8] Además de las plantas productoras de flores, el motivo de la caja MADS también está presente en otros organismos como insectos, levaduras y mamíferos. Tienen varias funciones según el organismo, incluido el desarrollo de las flores, la transcripción de protooncogén y la regulación de genes en células específicas (como las células musculares). [9]
A pesar de que los términos se intercambian comúnmente, no todos los genes homeóticos son genes Hox; los genes MADS-box son homeóticos pero no genes Hox. Por tanto, los genes Hox son un subconjunto de genes homeóticos.
Drosophila melanogaster
Uno de los organismos modelo más comúnmente estudiados en cuanto a genes homeóticos es la mosca de la fruta Drosophila melanogaster . Sus genes homeóticos Hox se encuentran en el complejo Antennapedia (ANT-C) o en el complejo Bithorax (BX-C) descubierto por Edward B. Lewis . [10] Cada uno de los complejos se centra en un área de desarrollo diferente. El complejo antennapedia consta de cinco genes, incluida la proboscipedia , y participa en el desarrollo de la parte frontal del embrión, que forma los segmentos de la cabeza y el tórax. [11] El complejo bithorax consta de tres genes principales y está involucrado en el desarrollo de la parte posterior del embrión, a saber, el abdomen y los segmentos posteriores del tórax. [12]
Durante el desarrollo (comenzando en la etapa de blastodermo del embrión), estos genes se expresan constantemente para asignar estructuras y roles a los diferentes segmentos del cuerpo de la mosca. [13] Para Drosophila , estos genes se pueden analizar utilizando la base de datos Flybase .
Investigar
Se han realizado muchas investigaciones sobre genes homeóticos en diferentes organismos, que van desde la comprensión básica de cómo funcionan las moléculas hasta las mutaciones y cómo los genes homeóticos afectan al cuerpo humano. Cambiar los niveles de expresión de los genes homeóticos puede afectar negativamente al organismo. Por ejemplo, en un estudio, un fitoplasma patógeno provocó que los genes homeóticos en una planta con flores se regularan significativamente hacia arriba o hacia abajo. Esto condujo a cambios fenotípicos severos que incluyen enanismo, defectos en los pistilos, hipopigmentación y el desarrollo de estructuras similares a hojas en la mayoría de los órganos florales. [14] En otro estudio, se encontró que el gen homeótico Cdx2 actúa como supresor de tumores . En niveles de expresión normales, el gen previene la tumorgénesis y el cáncer colorrectal cuando se expone a carcinógenos ; sin embargo, cuando Cdx2 no se expresó bien, los carcinógenos provocaron el desarrollo de tumores. [15] Estos estudios, junto con muchos otros, muestran la importancia de los genes homeóticos incluso después del desarrollo.
Ver también
Referencias
- ^ Popodi, Ellen; et al. (1996). "Genes de Hox de erizo de mar: información sobre el cúmulo de Hox ancestral" . Mol. Biol. Evol . 13 (8): 1078–1086. doi : 10.1093 / oxfordjournals.molbev.a025670 . PMID 8865662 .
- ^ Hirth F, Hartmann B, Reichert H (mayo de 1998). "Acción de genes homeóticos en el desarrollo del cerebro embrionario de Drosophila ". Desarrollo . 125 (9): 1579–89. PMID 9521896 .
- ^ Bürglin TR (2013). Mutaciones homeóticas . Enciclopedia de genética de Brenner, 2ed . págs. 510–511. doi : 10.1016 / B978-0-12-374984-0.00727-0 . ISBN 9780080961569.
- ^ Andrew DJ, Horner MA, Petitt MG y col. (1 de marzo de 1994). "Establecer límites en la función del gen homeótico: la restricción de Sex combs reduce la actividad por teashirt y otros genes homeóticos" . Revista EMBO . 13 (5): 1132–44. doi : 10.1002 / j.1460-2075.1994.tb06362.x . PMC 394922 . PMID 7907545 .
- ^ Young T, Rowland JE, van de Ven C, et al. (Octubre de 2009). "Los genes Cdx y Hox regulan diferencialmente el crecimiento axial posterior en embriones de mamíferos". Dev. Celular . 17 (4): 516–26. doi : 10.1016 / j.devcel.2009.08.010 . PMID 19853565 .
- ^ Akin ZN, Nazarali AJ (2005). "Los genes Hox y sus objetivos posteriores candidatos en el sistema nervioso central en desarrollo" . Neurobiología celular y molecular . 25 (3–4): 697–741. doi : 10.1007 / s10571-005-3971-9 . PMID 16075387 .
- ^ Holanda, Peter WH; Stand, H Anne F; Bruford, Elspeth A (2007). "Clasificación y nomenclatura de todos los genes homeobox humanos" . Biología BMC . 5 (1): 47. doi : 10.1186 / 1741-7007-5-47 . PMC 2211742 . PMID 17963489 .
- ^ Theissen G (2001). "Desarrollo de la identidad del órgano floral: historias de la casa MADS". Curr. Opin. Plant Biol . 4 (1): 75–85. doi : 10.1016 / S1369-5266 (00) 00139-4 . PMID 11163172 .
- ^ Shore P, Sharrocks AD (1995). "La familia de factores de transcripción MADS-box". Revista europea de bioquímica . 229 (1): 1–13. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1995.0001l.x . PMID 7744019 .
- ^ Heuer JG, Kaufman TC (mayo de 1992). "Los genes homeóticos tienen papeles funcionales específicos en el establecimiento del sistema nervioso periférico embrionario de Drosophila ". Desarrollo . 115 (1): 35–47. PMID 1353440 .
- ^ Randazzo FM, Cribbs DL, Kaufman TC (septiembre de 1991). "Rescate y regulación de proboscipedia: un gen homeótico del complejo Antennapedia". Desarrollo . 113 (1): 257–71. PMID 1684932 .
- ^ Maeda RK, Karch F (abril de 2006). "El ABC del BX-C: el complejo bitórax explicado" . Desarrollo . 133 (8): 1413–22. doi : 10.1242 / dev.02323 . PMID 16556913 .
- ^ Breen TR, Harte PJ (enero de 1993). "El tritórax regula múltiples genes homeóticos en los complejos bithorax y Antennapedia y ejerce diferentes efectos específicos de tejido, específicos de parasegmento y específicos del promotor en cada uno". Desarrollo . 117 (1): 119–34. PMID 7900984 .
- ^ Himeno M, Neriya Y, et al. (1 de julio de 2011). "Los cambios morfológicos únicos en las flores de petunia infectadas con fitoplasmas patógenos de plantas están relacionados con la regulación transcripcional de genes homeóticos florales de una manera específica de órgano". The Plant Journal . 67 (6): 971–79. doi : 10.1111 / j.1365-313X.2011.04650.x . PMID 21605209 .
- ^ Bonhomme C, Duluc I y col. (Octubre de 2003). "El gen homeobox Cdx2 tiene una función supresora de tumores en el colon distal además de un papel homeótico durante el desarrollo intestinal" . Gut . 52 (10): 1465–71. doi : 10.1136 / gut.52.10.1465 . PMC 1773830 . PMID 12970140 .
enlaces externos
- Flybase
- Genes homeóticos y patrones corporales
- Conmutadores NOVA-Gene