شارك:
اكتشاف الجينات Hox وخصائصها وتطورها
ال الجينات هوكس هم عائلة كبيرة من الجينات المسؤولة عن تنظيم تطور هياكل الجسم. تم العثور عليها في جميع metazoans وغيرها من الأنساب ، مثل النباتات والحيوانات. لذلك ، فهي تتميز بتطورها المحفوظ للغاية.
تعمل هذه الجينات بالطريقة التالية: فهي ترمز لعامل النسخ - وهو بروتين قادر على التفاعل مع الحمض النووي - والذي يتم التعبير عنه في منطقة معينة من الفرد من المراحل المبكرة من التطور. هذا تسلسل ربط الحمض النووي يسمى homeobox.
مع ما يقرب من 30 عامًا من البحث في هذا المجال ، درس العلماء سلالات مختلفة وتوصلوا إلى استنتاج مفاده أن أنماط التعبير عن هذه الجينات ترتبط ارتباطًا وثيقًا بإضفاء الطابع الإقليمي على محاور الجسم..
هذه الأدلة تشير إلى أن الجينات هوكس لقد لعبوا دوراً لا غنى عنه في تطور الخطط الجسدية للكائنات الحية ، وخاصة في بيلاتيريا. وهكذا ، الجينات هوكس سمحت لشرح التنوع الكبير في أشكال الحيوانات ، من منظور الجزيئي.
فينا ، البشر ، هناك 39 جينة هوكس. يتم تجميع هذه في أربعة كتلة أو مجموعات ، موجودة في الكروموسومات المختلفة: 7p15 ، 17q21.2 ، 12q13 و 2 q31.
مؤشر
- 1 الاكتشاف
- 2 ما هي جينات Hox?
- 2.1 المصطلحات
- 3 خصائص
- 4 تطور جينات Hox
- 4.1 أصل الفقاريات
- 5 المراجع
اكتشاف
اكتشاف الجينات هوكس كان معلما في علم الأحياء التطوري والتنموي. تم اكتشاف هذه الجينات بين سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي بفضل ملاحظة تحورتين رئيسيتين في ذبابة الفاكهة, ذبابة الفاكهة السوداء.
واحدة من الطفرات, Antennapedia, يحول الهوائيات إلى أرجل ، في حين أن الطفرة bithorax يؤدي إلى تحول هالتيري (الهياكل المعدلة ، نموذجي للحشرات مع أجنحة) في زوج آخر من الأجنحة.
كما يمكن أن يرى ، عندما الجينات هوكس لديهم طفرات ، ونتيجة لذلك مثيرة للغاية. و كما في ذبابة الفاكهة, التغيير يؤدي إلى تشكيل الهياكل في الأماكن الخطأ.
قبل اكتشاف الجينات هوكس, اعتقد معظم علماء الأحياء أن التنوع المورفولوجي كان مدعومًا بمجموعة متنوعة من الحمض النووي. كان من المنطقي افتراض أن الاختلافات الواضحة بين الحوت والطيور الطنانة ، على سبيل المثال ، ينبغي أن تنعكس في المصطلحات الوراثية..
مع وصول الجينات هوكس, استغرق هذا الفكر منعطفًا كاملاً ، مما أفسح المجال لنموذج جديد في علم الأحياء: طريق شائع للتنمية الوراثية يوحد جينات الميتازوان.
ما هي جينات Hox?
قبل تحديد مفهوم الجينات هوكس, من الضروري معرفة ماهية الجينة وكيف تعمل. الجينات هي تسلسل الحمض النووي الذي يتم التعبير عن رسالته في النمط الظاهري.
تتم كتابة رسالة الحمض النووي في النيوكليوتيدات ، وفي بعض الحالات تنتقل إلى الحمض النووي الريبي المرسول وهذا يترجم بواسطة الريبوسومات إلى سلسلة من الأحماض الأمينية - "الكتل" الهيكلية للبروتينات.
الجينات هوكس هم الفئة الأكثر شهرة من الجينات التماثلية ، وظيفتها هي السيطرة على أنماط محددة من هياكل الجسم. هذه هي المسؤولة عن السيطرة على هوية القطاعات على طول المحور الخلفي الخلفي للحيوانات.
إنهم ينتمون إلى عائلة جين واحدة ترمز إلى بروتين يحتوي على تسلسل حمض أميني معين قادر على التفاعل مع جزيء الحمض النووي.
هذا هو المكان الذي يأتي منه مصطلح homeobox لوصف هذا القسم في الجين ، بينما في البروتين يطلق عليه homeodomain. يحتوي تسلسل homeobox على تسلسل 180 زوجًا أساسيًا ويتم الحفاظ على هذه النطاقات تطوريًا جدًا بين أشكال مختلفة.
بفضل هذا التفاعل مع الحمض النووي ، والجينات هوكس قادرون على تنظيم نسخ الجينات الأخرى.
مصطلحات
وقال الجينات المعنية ودعا وظائف المورفولوجية مواضع مثلية. في مملكة الحيوانات ، تُعرف الأهم باسم loci HOM (في اللافقاريات) والمكان هوكس (في الفقاريات). ومع ذلك ، فهي معروفة باسم loci هوكس.
ملامح
الجينات هوكس لديهم سلسلة من الخصائص غريبة جدا ومثيرة للاهتمام. هذه الجوانب الرئيسية تساعد على فهم عملها ودورها المحتمل في البيولوجيا التطورية.
يتم تنظيم هذه الجينات في "مجمعات الجينات" ، مما يعني أنها تقع بالقرب من الكروموسومات - من حيث موقعها المكاني.
السمة الثانية هي العلاقة المدهشة القائمة بين ترتيب الجينات في تسلسل الحمض النووي والموقع الخلفي الخلفي لمنتجات هذه الجينات في الجنين. حرفيا الجينات التي تمضي قدما في هذا الموقف.
بنفس الطريقة ، بالإضافة إلى العلاقة الخطية المكانية ، هناك ارتباط زمني. تظهر الجينات الموجودة في الطرف الثالث في وقت مبكر في تطور الفرد ، مقارنة بالجينات التي عثر عليها مرة أخرى.
الجينات هوكس تنتمي إلى فئة تسمى ANTP ، والتي تشمل أيضا الجينات ل Hox (المتعلقة بهذه) ، جينات NK وغيرها.
تطور الجينات هوكس
لا توجد جينات من فئة ANTP من Metazoans. في التطور التطوري لهذه المجموعة الحيوانية ، كانت بوريفيرا أول مجموعة تفصل ، تليها العقيدة. تمثل هذه الأنساب مجموعتين أساسيتين من bilaterados.
التحليل الجيني الذي أجري على الاسفنجة الشهيرة Amphimedon كوينزلانديكا - الشهرة ترجع إلى جينات الجهاز العصبي - كشفت أن هذا البوريفيري يحتوي على عدة جينات من النوع NK ، ولكن لا يوجد جين هوكس أو ل Hox.
في المذنبين لم يتم الإبلاغ عن أي جينات هوكس على هذا النحو ، فإنها تتوافق مع الخصائص المذكورة أعلاه. ومع ذلك ، هناك الجينات هوكس مثل.
من ناحية أخرى ، تمتلك اللافقاريات مجموعة واحدة من الجينات هوكس, بينما الفقاريات لها نسخ متعددة. هذه الحقيقة كانت حاسمة وألهمت تطور النظريات حول تطور المجموعة.
أصل الفقاريات
تقول النظرة الكلاسيكية لهذا الجانب أن المجموعات الأربع للجينات في الجينوم البشري نشأت بفضل جولتين من التكرار للجينوم بأكمله. ومع ذلك ، فإن تطوير تقنيات التسلسل الجديدة ألقت بظلال من الشك على النظرية.
يدعم الدليل الجديد الفرضية المتعلقة بالأحداث الصغيرة (ازدواجية الأجزاء ، الازدواجية الفردية للجينات والترجمات اللغوية) التي حققت العدد الكبير من الجينات هوكس أن نلاحظ اليوم في هذه المجموعة.
مراجع
- Acampora، D.، D'esposito، M.، Faiella، A.، Pannese، M.، Migliaccio، E.، Morelli، F.، ... & Boncinelli، E. (1989). الإنسان HOX عائلة الجينات. أبحاث الأحماض النووية, 17(24) ، 10385-10402.
- فيرنر ، دي إي (2011). هوكس و ل Hox الجينات في التطور والتنمية والجينوميات. الجينوميات والبروتينات والمعلوماتية الحيوية, 9(3) ، 63-4.
- Hrycaj، S. M.، & Wellik، D. M. (2016). هوكس الجينات والتطور. F1000Research, 5, F1000 Faculty Rev-859.
- Lappin، T. R.، Grier، D.G.، Thompson، A.، & Halliday، H.L (2006). جينات HOX: علوم مغرية ، آليات غامضة. المجلة الطبية أولستر, 75(1) ، 23-31.
- Pearson، J. C.، Lemons، D.، & McGinnis، W. (2005). تحوير هوكس وظائف الجينات خلال نمط جسم الحيوان. مراجعات الطبيعة الوراثة, 6(12) ، 893.