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Articulo de referencia

Gen homeótico

Los genes homeóticos son genes que regulan el desarrollo de estructuras anatómicas en diversos organismos como equinodermos, [ 1 ] insectos, mamíferos y plantas. Los genes homeó...

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Los genes homeóticos son genes que regulan el desarrollo de estructuras anatómicas en diversos organismos como equinodermos, [ 1 ] insectos, mamíferos y plantas. Los genes homeóticos suelen codificar proteínas de factores de transcripción , y estas proteínas afectan el desarrollo regulando redes génicas posteriores involucradas en la formación de patrones corporales. [ 2 ]

Las mutaciones en los genes homeóticos causan desplazamiento de partes del cuerpo ( homeosis ), como el crecimiento de antenas 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

Existen varios subconjuntos de genes homeóticos. Estos incluyen muchos de los genes Hox y ParaHox que son importantes para la segmentación . [ 5 ] Los genes Hox se encuentran en animales bilaterales, incluyendo Drosophila (donde fueron descubiertos por primera vez) y humanos. Los genes Hox son un subconjunto de los genes homeobox . Los genes Hox suelen estar conservados entre 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 génica, así como en la ayuda al desarrollo y la asignación de estructuras específicas durante el crecimiento embrionario. Esto puede abarcar desde la segmentación en Drosophila hasta el desarrollo del sistema nervioso central (SNC) en vertebrados. [ 6 ] Tanto Hox como ParaHox se agrupan como genes HOX-Like (HOXL), un subconjunto de la clase ANTP (nombrada en honor al gen Antennapedia de Drosophila ). [ 7 ]

También incluyen los genes que contienen la caja MADS involucrados en el modelo ABC del desarrollo floral . [ 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 diversas funciones dependiendo del organismo, incluyendo el desarrollo floral, la transcripción de protooncogenes y la regulación génica en células específicas (como las células musculares). [ 9 ]

Aunque los términos se usan indistintamente, no todos los genes homeóticos son genes Hox; los genes MADS-box son homeóticos, pero no genes Hox. Por lo tanto, los genes Hox son un subconjunto de los genes homeóticos.

Drosophila melanogaster

Complejos de genes selectores homeóticos en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster

Uno de los organismos modelo más estudiados en relación con los 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), descubiertos por Edward B. Lewis . [ 10 ] Cada complejo se centra en un área diferente del desarrollo. El complejo antennapedia consta de cinco genes, incluido proboscipedia , y participa en el desarrollo de la parte frontal del embrión, formando los segmentos de la cabeza y el tórax. [ 11 ] El complejo bithorax consta de tres genes principales y participa en el desarrollo de la parte posterior del embrión, concretamente el abdomen y los segmentos posteriores del tórax. [ 12 ]

Durante el desarrollo (que comienza en la etapa de blastodermo del embrión), estos genes se expresan constantemente para asignar estructuras y funciones a los diferentes segmentos del cuerpo de la mosca. [ 13 ]

Investigación

Se han realizado numerosas investigaciones sobre los genes homeóticos en diferentes organismos, 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 tener un impacto negativo en el organismo. Por ejemplo, en un estudio, un fitoplasma patógeno provocó que los genes homeóticos de una planta con flores se regularan significativamente al alza o a la baja. Esto condujo a cambios fenotípicos severos, como 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 descubrió que el gen homeótico Cdx2 actúa como un supresor tumoral . Con niveles de expresión normales, el gen previene la tumorogénesis y el cáncer colorrectal cuando se expone a carcinógenos ; sin embargo, cuando Cdx2 no se expresaba bien, los carcinógenos causaban el desarrollo de tumores. [ 15 ] Estos estudios, junto con muchos otros, muestran la importancia de los genes homeóticos incluso después del desarrollo.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Popodi E, et  al. (1996). "Genes Hox del erizo de mar: Perspectivas sobre el clúster Hox ancestral" . Mol. Biol. Evol . 13 (8): 1078– 1086. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a025670 . PMID 8865662 . 
  2. ↑ Hirth F, Hartmann B, Reichert H (mayo de 1998). "Acción de genes homeóticos en el desarrollo cerebral embrionario de Drosophila ". Development . 125 (9): 1579–89 . doi : 10.1242/dev.125.9.1579 . PMID 9521896 . 
  3. ↑ Bürglin TR (2013). «Mutación homeótica». Enciclopedia de genética de Brenner (2.ª ed.). págs. 510–511 . doi : 10.1016/B978-0-12-374984-0.00727-0 . ISBN   978-0-08-096156-9.
  4. ↑ Andrew DJ, Horner MA, Petitt MG, et al. (1 de marzo de 1994). "Estableciendo límites en la función de los genes homeóticos: restricción de la actividad reducida de Sex combs por teashirt y otros genes homeóticos" . EMBO Journal . 13 (5): 1132– 44. doi : 10.1002/j.1460-2075.1994.tb06362.x . PMC 394922. PMID 7907545 .   
  5. ↑ 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. Cell . 17 (4): 516–26 . doi : 10.1016/j.devcel.2009.08.010 . hdl : 2381/14357 . PMID 19853565 .  
  6. ↑ Akin ZN, Nazarali AJ (2005). " Genes Hox y sus dianas candidatas en el sistema nervioso central en desarrollo" . Neurobiología celular y molecular . 25 ( 3–4 ): 697–741 . doi : 10.1007/s10571-005-3971-9 . PMC 11529567. PMID 16075387. S2CID 9804218 .   
  7. ↑ Holland PW, Booth HA, Bruford EA (2007). " Clasificación y nomenclatura de todos los genes homeobox humanos" . BMC Biology . 5 (1): 47. doi : 10.1186/1741-7007-5-47 . PMC 2211742. PMID 17963489 .  
  8. ↑ Theissen G (2001). "Desarrollo de la identidad de los órganos florales: historias de la casa MADS". Curr. Opin. Plant Biol . 4 (1): 75– 85. Bibcode : 2001COPB....4...75T . doi : 10.1016/S1369-5266(00)00139-4 . PMID 11163172 . 
  9. ↑ Shore P, Sharrocks AD (1995). "La familia MADS-box de factores de transcripción". European Journal of Biochemistry . 229 (1): 1– 13. doi : 10.1111/j.1432-1033.1995.0001l.x . PMID 7744019 . 
  10. ↑ Heuer JG, Kaufman TC (mayo de 1992). "Los genes homeóticos tienen funciones específicas en el establecimiento del sistema nervioso periférico embrionario de Drosophila ". Development . 115 (1): 35– 47. doi : 10.1242/dev.115.1.35 . PMID 1353440 . 
  11. ↑ Randazzo FM, Cribbs DL, Kaufman TC (septiembre de 1991). "Rescate y regulación de proboscipedia: un gen homeótico del complejo Antennapedia". Development . 113 (1): 257–71 . doi : 10.1242/dev.113.1.257 . PMID 1684932 . 
  12. ↑ Maeda RK, Karch F (abril de 2006). "El ABC del BX-C: explicación del complejo bithorax". Development . 133 (8): 1413–22 . doi : 10.1242/dev.02323 . PMID 16556913 . 
  13. ↑ Breen TR, Harte PJ (enero de 1993). " trithorax regula múltiples genes homeóticos en los complejos bithorax y Antennapedia y ejerce diferentes efectos específicos de tejido, de parasegmento y de promotor en cada uno". Development . 117 (1): 119– 34. doi : 10.1242/dev.117.1.119 . PMID 7900984 . 
  14. ↑ Himeno M, Neriya Y, et al. (1 de julio de 2011). "Cambios morfológicos únicos en flores de petunia infectadas por fitoplasmas fitopatógenos están relacionados con la regulación transcripcional de genes homeóticos florales de manera órgano-específica" . The Plant Journal . 67 (6): 971– 79. doi : 10.1111/j.1365-313X.2011.04650.x . PMID 21605209 .  
  15. ↑ Bonhomme C, Duluc I, et al. (octubre de 2003). "El gen homeobox Cdx2 tiene una función supresora de tumores en el colon distal además de una función homeótica durante el desarrollo intestinal" . Gut . 52 (10): 1465–71 . doi : 10.1136/gut.52.10.1465 . PMC 1773830. PMID 12970140 .   
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