가정유전자

Homeotic gene

진화적 발달 생물학에서 동식물 유전자는 에치노데름,[1] 곤충, 포유류, 식물 등 다양한 유기체의 해부학적 구조의 발달을 조절하는 유전자다. 가정적인 유전자는 종종 전사 인자 단백질을 인코딩하는데, 이러한 단백질은 신체 패터닝에 관여하는 하류 유전자 네트워크를 조절함으로써 발달에 영향을 미친다.[2]

가정 유전자의 돌연변이는 머리 대신 파리 후방에서 더듬이가 자라는 등 신체 일부(가정증)를 변질시킨다.[3] 외관상 구조의 발달로 이어지는 돌연변이는 대개 치명적이다.[4]

종류들

가정적인 유전자의 하위 집합이 몇 개 있다. 여기에는 분할에 중요한 많은 Hox와 ParaHox 유전자가 포함되어 있다.[5] 홉스 유전자는 드로소필라(그들이 처음 발견된 곳)와 인간을 포함한 쌍방 동물에서 발견된다. Hox 유전자는 홈박스 유전자의 일부분이다. 홉스 유전자는 여러 종에 걸쳐 보존되는 경우가 많기 때문에 드로소필라의 홉스 유전자의 일부는 인간에 있는 유전자와 동질성이 있다. 일반적으로 홉스 유전자는 배아 성장기 동안 특정 구조의 개발과 배분에 도움을 줄 뿐만 아니라 유전자의 발현을 조절하는 역할을 한다. 이것은 드로소필라의 분할에서부터 척추동물의 중추신경계(CNS) 발달에 이르기까지 다양하다.[6] Hox와 ParaHox 모두 ANTP 클래스의 하위 집합체인 HOX-Like(HOXL) 유전자로 분류된다(Drosopila 유전자, Antennaphia의 이름을 따서 이름 지어짐).[7]

그들은 또한 꽃 개발의 ABC 모델에 관여하는 MADS-상자 함유 유전자를 포함한다.[8] 꽃 생산 식물 외에도 곤충, 효모, 포유류 같은 다른 유기체에도 MADS-박스 모티브가 존재한다. 이들은 특정 세포(근육세포 등)의 꽃발달, 원생종 전사, 유전자 조절 등 유기체에 따라 다양한 기능을 갖고 있다.[9]

일반적으로 상호 교환되는 용어에도 불구하고, 모든 가정 유전자가 Hox 유전자는 아니다; MADS 박스 유전자는 가정적인 것이지만 Hox 유전자는 아니다. 따라서, Hox 유전자는 가정적인 유전자의 하위 집합이다.

드로소필라 멜라노가스터

초파리 드로소필라 멜라노가스터에 들어있는 가정학적 선택 유전자 복합체

가정적인 유전자와 관련하여 가장 일반적으로 연구되는 모델 유기체 중 하나는 초파리 드로필라 멜라노가스터다. 그것의 모국어인 Hox 유전자는 에드워드 B가 발견한 Antennapedia 복합체(ANT-C)나 BX-C 복합체(BX-C)에서 발생한다. 루이스.[10] 각각의 단지는 다른 개발 분야에 초점을 맞추고 있다. 더듬이 콤플렉스는 주둥이를 포함한 5개의 유전자로 이루어져 있으며, 배아 앞면의 발달에 관여하여 머리와 흉부의 분열을 형성하고 있다.[11] 이토락스 콤플렉스는 3개의 주요 유전자로 구성되어 있으며 배아 등의 발달, 즉 흉부의 복부와 후부의 발달에 관여하고 있다.[12]

(배아의 발파 단계에서 시작된) 발달 동안, 이러한 유전자들은 파리 몸의 다른 부분에 구조와 역할을 할당하기 위해 끊임없이 표현된다.[13] 드로소필라의 경우 플라이베이스 데이터베이스를 사용하여 이러한 유전자를 분석할 수 있다.

리서치

분자가 어떻게 작용하는지에 대한 기본적인 이해에서부터 돌연변이, 그리고 어떻게 인체에 영향을 미치는지에 이르는 다양한 유기체의 동종 유전자에 대한 많은 연구가 이루어졌다. 가정적인 유전자의 발현 수준을 바꾸는 것은 유기체에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 한 연구에서, 병원성 식물성 식물성 플라즈마는 꽃이 피는 식물의 동종 유전자가 크게 조절되거나 축소되게 했다. 이것은 왜소화, 암술의 결함, 저포피질, 그리고 대부분의 꽃 장기에 잎과 같은 구조의 개발을 포함한 심각한 표현형 변화를 가져왔다.[14] 또 다른 연구에서, 가정 유전자 Cdx2가 종양 억제기 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 정상 발현 수준에서 이 유전자는 발암물질에 노출되면 종양유전증, 대장암을 예방하지만, Cdx2가 잘 발현되지 않자 발암물질이 종양 발달을 유발했다.[15] 이러한 연구들은 다른 많은 연구들과 함께 발달 후에도 가정적인 유전자의 중요성을 보여준다.

참고 항목

참조

  1. ^ Popodi, Ellen; et al. (1996). "Sea Urchin Hox Genes: Insights into the Ancestral Hox Cluster". Mol. Biol. Evol. 13 (8): 1078–1086. doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a025670. PMID 8865662.
  2. ^ Hirth F, Hartmann B, Reichert H (May 1998). "Homeotic gene action in embryonic brain development of Drosophila". Development. 125 (9): 1579–89. PMID 9521896.
  3. ^ Bürglin TR (2013). Homeotic mutations. Brenner's Encyclopedia of Genetics, 2ed. pp. 510–511. doi:10.1016/B978-0-12-374984-0.00727-0. ISBN 9780080961569.
  4. ^ Andrew DJ, Horner MA, Petitt MG, et al. (March 1, 1994). "Setting limits on homeotic gene function: restraint of Sex combs reduced activity by teashirt and other homeotic genes". 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. (October 2009). "Cdx and Hox genes differentially regulate posterior axial growth in mammalian embryos". Dev. Cell. 17 (4): 516–26. doi:10.1016/j.devcel.2009.08.010. PMID 19853565.
  6. ^ Akin ZN, Nazarali AJ (2005). "Hox Genes and Their Candidate Downstream Targets in the Developing Central Nervous System". Cellular and Molecular Neurobiology. 25 (3–4): 697–741. doi:10.1007/s10571-005-3971-9. PMID 16075387.
  7. ^ Holland, Peter WH; Booth, H Anne F; Bruford, Elspeth A (2007). "Classification and nomenclature of all human homeobox genes". BMC Biology. 5 (1): 47. doi:10.1186/1741-7007-5-47. PMC 2211742. PMID 17963489.
  8. ^ Theissen G (2001). "Development of floral organ identity: stories from the MADS house". Curr. Opin. Plant Biol. 4 (1): 75–85. doi:10.1016/S1369-5266(00)00139-4. PMID 11163172.
  9. ^ Shore P, Sharrocks AD (1995). "The MADS-box family of transcription factors". European Journal of Biochemistry. 229 (1): 1–13. doi:10.1111/j.1432-1033.1995.0001l.x. PMID 7744019.
  10. ^ Heuer JG, Kaufman TC (May 1992). "Homeotic genes have specific functional roles in the establishment of the Drosophila embryonic peripheral nervous system". Development. 115 (1): 35–47. PMID 1353440.
  11. ^ Randazzo FM, Cribbs DL, Kaufman TC (Sep 1991). "Rescue and regulation of proboscipedia: a homeotic gene of the Antennapedia Complex". Development. 113 (1): 257–71. PMID 1684932.
  12. ^ Maeda RK, Karch F (Apr 2006). "The ABC of the BX-C: the bithorax complex explained". Development. 133 (8): 1413–22. doi:10.1242/dev.02323. PMID 16556913.
  13. ^ Breen TR, Harte PJ (January 1993). "trithorax regulates multiple homeotic genes in the bithorax and Antennapedia complexes and exerts different tissue-specific, parasegment-specific and promoter-specific effects on each". Development. 117 (1): 119–34. PMID 7900984.
  14. ^ Himeno M, Neriya Y, et al. (July 1, 2011). "Unique morphological changes in plant pathogenic phytoplasma-infected petunia flowers are related to transcriptional regulation of floral homeotic genes in an organ-specific manner". 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. (October 2003). "The Cdx2 homeobox gene has a tumour suppressor function in the distal colon in addition to a homeotic role during gut development". Gut. 52 (10): 1465–71. doi:10.1136/gut.52.10.1465. PMC 1773830. PMID 12970140.

외부 링크