Gebruiker:Sawfishes/Kladblok
Hox-genen, een subset van homeobox-genen, zijn een groep verwante genen die regio's van het lichaamsplan van een embryo langs de kop-staartas van dieren specificeren. Hox-eiwitten coderen voor, en specificeren, de kenmerken van 'positie' en zorgen ervoor dat de juiste structuren op de juiste plaatsen van het lichaam worden gevormd. Hox-genen in insecten specificeren bijvoorbeeld welke aanhangsels zich vormen op een segment (bijvoorbeeld poten, antennes en vleugels in fruitvliegen), en Hox-genen in gewervelde dieren specificeren de soorten en vorm van wervels die zich zullen vormen.
In gesegmenteerde dieren verlenen Hox-eiwitten dus segmentale of positionele identiteit, maar vormen niet de feitelijke segmenten zelf.
Een analogie voor de Hox-genen kan worden gemaakt met de rol van een regisseur die aangeeft welke scène de acteurs vervolgens moeten uitvoeren. Als de regisseur de scènes in de verkeerde volgorde aangeeft, worden de scenes van de film in de verkeerde volgorde weergegeven. Mutaties in Hox-genen kunnen leiden tot lichaamsdelen en ledematen op de verkeerde plaats op het lichaam. Net als een regisseur, spelen de Hox-genen zelf geen rol in de film of en vormen zij zelf geen deel van de ledematen.
Het eiwitproduct van elk Hox-gen is een transcriptiefactor. Elk Hox-gen bevat een goed geconserveerde DNA-sequentie die bekend staat als de homeobox, waarvan de term "Hox" oorspronkelijk een samentrekking was. In het huidige gebruik is de term Hox echter niet langer equivalent aan homeobox, omdat Hox-genen niet de enige genen zijn met een homeobox-sequentie: mensen hebben meer dan 200 homeobox-genen, waarvan 39 Hox-genen [1] [2]. Hox-genen zijn dus een subset van de homeobox-transcriptiefactoren. Bij veel dieren is de organisatie van de Hox-genen in het chromosoom dezelfde als de volgorde van hun expressie langs de kop-staartas van het ontwikkelende dier; dit wordt ook wel colineariteit genoemd. [3] [4]
Biochemische functie
De producten van Hox-genen zijn Hox-eiwitten. Hox-eiwitten zijn een subset van transcriptiefactoren: eiwitten die in staat zijn om te binden aan specifieke nucleotidesequenties op DNA, versterkers (enhancers) genoemd, waardoor ze honderden andere genen activeren of onderdrukken. Hetzelfde Hox-eiwit kan fungeren als een repressor bij het ene gen en juist als een activator bij het andere gen. Hox-eiwitten ontlenen hun mogelijkheid om DNA te binden aan een deel van het eiwit dat het homeodomein wordt genoemd. Het homeodomein is een DNA-bindend domein van 60 aminozuren lang (gecodeerd door de overeenkomstige DNA-sequentie van 180 basenparen, de homeobox). Deze aminozuursequentie vouwt zich in een "helix-turn-helix" (d.w.z. homeodomein-vouw) motief dat wordt gestabiliseerd door een derde helix.[5]. Hox-eiwitten werken vaak samen met co-factoren, zoals PBC- en Meis-eiwitten die worden gecodeerd door zeer verschillende soorten homeobox-genen.[6]
Conservatie
Homeobox-genen, en dus het homeodomein-eiwitmotief, worden in de meeste eukaryoten aangetroffen. Hox-genen, een subset van homeobox-genen, zijn meer recent in evolutie ontstaan binnen het Dierenrijk of Metazoa. Binnen het Dierenrijk zijn Hox-genen aanwezig in de bilateria [7] (dieren met een duidelijke kop-staart as), en zijn ook gevonden in Cnidaria zoals zeeanemonen [8]. Dit houdt in dat Hox-genen meer dan 550 miljoen jaar geleden zijn ontstaan. In bilateria worden Hox-genen vaak gerangschikt in genclusters, hoewel er veel uitzonderingen zijn waarbij de genen van elkaar zijn gescheiden door chromosomale herschikkingen. [9] Het vergelijken van homeodomeinsequenties tussen Hox-eiwitten onthult vaak een grotere overeenkomst tussen soorten dan binnen een soort. Deze observatie leidde tot de conclusie dat Hox-genclusters vroeg in dierevolutie via evolueerden vanuit een enkel Hox-gen, via tandem duplicatie, en divergentie die daarop volgde; en dat een prototype Hox-gencluster met ten minste zeven verschillende Hox-genen aanwezig was in de gemeenschappelijke voorouder van alle bilaterale dieren [10][11] Bij de meeste bilaterale dieren worden Hox-genen tot expressie gebracht in gespreide domeinen langs de kop-staartas van het embryo, wat suggereert dat hun rol bij het bepalen van de positie van een ledemaat of orgaan, een gedeeld, oud kenmerk is. <ref<Gaunt SJ (2018) Hox cluster genes and collinearities throughout the tree of animal life. Int J Dev Biol. 62:673-683</ref> De functionele conservering van Hox-eiwitten kan worden aangetoond door het feit dat een vlieg in grote mate kan functioneren met een kip Hox-eiwit in plaats van zijn eigen Hox-eiwit. [12] Dus, ondanks dat hun laatste gemeenschappelijke voorouder meer dan 550 miljoen jaar geleden leefde, [13] zijn de Hox-gen voor kippen vergelijkbaar genoeg om dezelfde groep genen aan te sturen in vliegen.
- ↑ Holland PWH, Booth HAB, Bruford EA (2007) Classification of all human homeobox genes. BMC Biology 5:47
- ↑ Burglin TR, Affolter M (2016) Homeodomain proteins: an update. Chromosoma 125:497-521
- ↑ Pearson, Joseph C.; Lemons, Derek; McGinnis, William (2005). "Modulating Hox gene functions during animal body patterning". Nature Reviews Genetics. 6 (12): 893–904.
- ↑ Carroll S. B. (1995). "Homeotic genes and the evolution of arthropods and chordates". Nature. 376 (6540): 479–85.
- ↑ http://www.csb.ki.se/groups/tbu/homeo/consensus.gif
- ↑ Merabet S, Galliot B (2015) The TALE face of Hox proteins in animal evolution. Frontiers in Genetics 6:267.
- ↑ de Rosa et al. (1999) Hox genes in brachiopods and priapulids and protostome evolution. Nature: 399: 772–776
- ↑ Ryan JF et al. (2007) Pre-Bilaterian Origins of the Hox Cluster and the Hox Code: Evidence from the Sea Anemone, Nematostella vectensis. PLoS ONE 2(1): e153
- ↑ Ferrier DEK, Minguillon C (2003) Evolution of the Hox/ParaHox gene clusters. Int J Dev Biol. 47:605-611
- ↑ de Rosa et al. (1999) Hox genes in brachiopods and priapulids and protostome evolution. Nature: 399: 772–776
- ↑ McGinnis W, Krumlauf R (1992) Homeobox genes and axial patterning. Cell 68: 283-30
- ↑ Lutz, B.; H.C. Lu; G. Eichele; D. Miller; T.C. Kaufman (1996). "Rescue of Drosophila labial null mutant by the chicken ortholog Hoxb-1 demonstrates that the function of Hox genes is phylogenetically conserved". Genes & Development. 10 (2): 176–184.
- ↑ Ayala, F.J.; A. Rzhetskydagger (20 January 1998). "Origin of the metazoan phyla: Molecular clocks confirm paleontological estimates". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95 (2): 606–11.
