หุ้น:
การค้นพบยีน Hox ลักษณะและวิวัฒนาการ
ยีน Hox พวกมันเป็นตระกูลยีนขนาดใหญ่ที่มีหน้าที่ควบคุมการพัฒนาโครงสร้างของร่างกาย พวกเขาถูกพบใน metazoans ทั้งหมดและในสายเลือดอื่น ๆ เช่นพืชและสัตว์ ดังนั้นพวกเขามีลักษณะโดยการอนุรักษ์มากวิวัฒนาการ.
ยีนเหล่านี้ทำงานในวิธีต่อไปนี้: พวกมันเป็นรหัสของปัจจัยการถอดรหัส - โปรตีนที่สามารถโต้ตอบกับ DNA - ซึ่งแสดงออกในพื้นที่เฉพาะของแต่ละบุคคลตั้งแต่เริ่มแรกของการพัฒนา ลำดับการรวม DNA นี้เรียกว่า homeobox.
ด้วยการวิจัยเกือบ 30 ปีในสาขานี้นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาเชื้อสายที่แตกต่างกันและได้ข้อสรุปว่ารูปแบบการแสดงออกของยีนเหล่านี้มีความสัมพันธ์อย่างมากกับการปรับภูมิภาคของแกนร่างกาย.
หลักฐานนี้ชี้ให้เห็นว่ายีน Hox พวกเขามีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของแผนสิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งใน Bilateria ดังนั้นยีนส์ Hox ได้รับอนุญาตให้อธิบายความหลากหลายของรูปสัตว์ในมุมมองของโมเลกุล.
ในเรามนุษย์มี 39 ยีน Hox. เหล่านี้ถูกจัดกลุ่มเป็นสี่ กลุ่ม หรือกลุ่มที่อยู่ในโครโมโซมที่ต่างกัน: 7p15, 17q21.2, 12q13 และ 2q31.
ดัชนี
- 1 การค้นพบ
- 2 ยีน Hox คืออะไร?
- 2.1 คำศัพท์
- 3 ลักษณะ
- 4 วิวัฒนาการของยีน Hox
- 4.1 ถิ่นกำเนิดของสัตว์มีกระดูกสันหลัง
- 5 อ้างอิง
การค้นพบ
การค้นพบยีน Hox มันเป็นเหตุการณ์สำคัญในวิวัฒนาการทางชีววิทยาและการพัฒนา ยีนเหล่านี้ถูกค้นพบระหว่างยุค 70 ถึง 80 ต้องขอบคุณการสังเกตการกลายพันธุ์ที่สำคัญสองอย่างในแมลงวันผลไม้, Drosophila melanogaster.
หนึ่งในการกลายพันธุ์, Antennapedia, เปลี่ยนเสาอากาศเป็นขาในขณะที่การกลายพันธุ์ bithorax ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของ halteri (โครงสร้างดัดแปลงตามแบบฉบับของแมลงที่มีปีก) ในปีกคู่อื่น.
อย่างที่สามารถเห็นได้เมื่อมียีน Hox พวกเขามีการกลายพันธุ์ผลลัพธ์ของสิ่งนี้ค่อนข้างน่าทึ่ง และเช่นเดียวกับใน แมลงหวี่, การเปลี่ยนแปลงนำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้างในสถานที่ที่ไม่ถูกต้อง.
ก่อนการค้นพบยีนส์ Hox, นักชีววิทยาส่วนใหญ่คิดว่าความหลากหลายทางสัณฐานวิทยานั้นได้รับการสนับสนุนด้วย DNA ที่หลากหลาย มันเป็นเหตุผลที่จะสมมติว่าความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างปลาวาฬและนกฮัมมิงเบิร์ดควรสะท้อนให้เห็นในแง่ทางพันธุกรรม.
ด้วยการมาถึงของยีน Hox, ความคิดนี้เปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิงทำให้เกิดกระบวนทัศน์ใหม่ทางชีววิทยา: เส้นทางร่วมกันของการพัฒนาทางพันธุกรรมที่รวบรวมการกำเนิดของ Metazoans.
ยีน Hox คืออะไร?
ก่อนที่จะกำหนดแนวคิดของยีน Hox, จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรู้ว่ายีนคืออะไรและทำงานอย่างไร ยีนเป็นลำดับดีเอ็นเอที่มีข้อความแสดงในฟีโนไทป์.
ข้อความของ DNA ถูกเขียนในนิวคลีโอไทด์ในบางกรณีการส่งผ่านไปยัง RNA ของผู้ส่งสารและนี่แปลโดยไรโบโซมเป็นลำดับของกรดอะมิโน - โครงสร้าง "บล็อก" ของโปรตีน.
เรื่องของยีนส์ Hox พวกมันเป็นคลาสที่รู้จักกันดีที่สุดของยีน homeotic ซึ่งมีหน้าที่ในการควบคุมรูปแบบเฉพาะของโครงสร้างร่างกาย สิ่งเหล่านี้มีหน้าที่ในการควบคุมเอกลักษณ์ของกลุ่มตามแนวแกนหลัง - สัตว์.
พวกมันอยู่ในตระกูลยีนเดี่ยวซึ่งเป็นรหัสของโปรตีนที่มีลำดับกรดอะมิโนจำเพาะที่สามารถโต้ตอบกับโมเลกุล DNA.
นั่นคือที่มาของคำ homeobox มาเพื่ออธิบายส่วนในยีนในขณะที่ในโปรตีนจะเรียกว่า homeodomain ลำดับ homeobox มีลำดับ 180 คู่ฐานและโดเมนเหล่านี้ได้รับการอนุรักษ์วิวัฒนาการระหว่าง Phyla ที่แตกต่างกันมาก.
ต้องขอบคุณการมีปฏิสัมพันธ์กับ DNA ยีนนี้ Hox สามารถควบคุมการถอดรหัสของยีนอื่น ๆ ได้.
คำศัพท์
ยีนที่เกี่ยวข้องนั้นเรียกว่าหน้าที่ทางสัณฐานวิทยาเรียกว่า ตำแหน่ง homeotic ในอาณาจักรสัตว์สิ่งที่สำคัญที่สุดนั้นรู้จักกันในนาม loci HOM (invertebrates) และ loci Hox (ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง) อย่างไรก็ตามพวกเขามักจะรู้จักกันในชื่อ loci Hox.
คุณสมบัติ
เรื่องของยีนส์ Hox พวกมันมีลักษณะแปลก ๆ และน่าสนใจมากมาย ประเด็นสำคัญเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจการทำงานและบทบาทที่มีศักยภาพในชีววิทยาวิวัฒนาการ.
ยีนเหล่านี้ถูกจัดเป็น "ยีนเชิงซ้อน" ซึ่งหมายความว่าพวกมันอยู่ใกล้กับโครโมโซม - ในแง่ของตำแหน่งเชิงพื้นที่.
ลักษณะที่สองคือความสัมพันธ์ที่น่าประหลาดใจที่มีอยู่ระหว่างลำดับของยีนในลำดับดีเอ็นเอและตำแหน่งที่อยู่ด้านหลังของผลิตภัณฑ์ของยีนเหล่านี้ในตัวอ่อน แท้จริงยีนที่ไป "ข้างหน้า" อยู่ในตำแหน่งนั้น.
ในทำนองเดียวกันนอกจากความสัมพันธ์เชิงพื้นที่แล้วยังมีความสัมพันธ์เชิงโลก ยีนที่อยู่ปลาย 3 'ปรากฏขึ้นก่อนหน้านี้ในการพัฒนาของแต่ละบุคคลเมื่อเทียบกับที่พบกลับไป.
เรื่องของยีนส์ Hox เป็นของคลาสที่เรียกว่า ANTP ซึ่งรวมถึงยีนด้วย สำหรับ Hox (เกี่ยวข้องกับสิ่งเหล่านี้) ยีน NK และอื่น ๆ.
วิวัฒนาการของยีน Hox
ไม่มียีนของคลาส ANTP ที่เป็นของ Metazoans ในวิวัฒนาการวิวัฒนาการของกลุ่มสัตว์นี้ porifera เป็นกลุ่มแรกที่แยกจากกันตามด้วย cnidarians เชื้อสายสองกลุ่มนี้เป็นตัวแทนของกลุ่ม Bilaterados.
การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมดำเนินการกับฟองน้ำที่มีชื่อเสียง Amphimedon queenslandica - ชื่อเสียงของมันเกิดจากยีนของระบบประสาท - เปิดเผยว่า porifere นี้มียีนหลายชนิดของ NK แต่ไม่มียีน Hox หรือ สำหรับ Hox.
ใน cnidarians ไม่มียีนที่ได้รับรายงาน Hox เช่นนั้นพวกเขาปฏิบัติตามลักษณะดังกล่าวข้างต้น อย่างไรก็ตามมียีนอยู่ Hox เหมือน.
ในทางตรงกันข้ามสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังมียีนกลุ่มเดียว Hox, ในขณะที่สัตว์มีกระดูกสันหลังมีหลายชุด ความจริงเรื่องนี้มีความสำคัญและเป็นแรงบันดาลใจในการพัฒนาทฤษฎีเกี่ยวกับวิวัฒนาการของกลุ่ม.
ต้นกำเนิดของสัตว์มีกระดูกสันหลัง
มุมมองแบบคลาสสิกของมุมมองนี้ระบุว่ายีนสี่กลุ่มในจีโนมมนุษย์มีต้นกำเนิดมาจากสองรอบการจำลองแบบของจีโนมทั้งหมด อย่างไรก็ตามการพัฒนาเทคโนโลยีการหาลำดับใหม่ทำให้เกิดความสงสัยในทฤษฎี.
หลักฐานใหม่สนับสนุนสมมติฐานที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ขนาดเล็ก (การทำซ้ำของเซ็กเมนต์, การทำซ้ำของยีนและ translocations) ที่ได้รับจำนวนยีนสูง Hox ที่วันนี้เราสังเกตในกลุ่มนี้.
การอ้างอิง
- Acampora, D. , D'esposito, M. , Faiella, A. , Pannese, M. , Migliaccio, E. , Morelli, F. , ... & Boncinelli, E. (1989) มนุษย์ HOX ตระกูลยีน. การวิจัยกรดนิวคลีอิก, 17(24), 10385-10402.
- Ferner, D. E. (2011). Hox และ สำหรับ Hox ยีนในวิวัฒนาการการพัฒนาและจีโนม. จีโนมิกโปรตีนและชีวสารสนเทศศาสตร์, 9(3), 63-4.
- Hrycaj, S. M. , & Wellik, D. M. (2016). Hox ยีนและวิวัฒนาการ. F1000Research, 5, คณะ F1000 Rev-859.
- Lappin, T. R. , Grier, D.G. , Thompson, A. , & Halliday, H.L. (2006) ยีน HOX: วิทยาศาสตร์เย้ายวนใจ, กลไกลึกลับ. วารสารการแพทย์คลุม, 75(1) 23-31.
- เพียร์สัน, เจ. ซี, เลม่อน, D. , & McGinnis, W. (2005) เลต Hox การทำงานของยีนระหว่างการสร้างร่างกายสัตว์. พันธุศาสตร์วิจารณ์ธรรมชาติ, 6(12), 893.