Wie bestimmt die Kolinearität der HOX-Gene den Bauplan eines Organismus?

Ich habe kürzlich über die Kolinearität in den HOX-Genen gelesen, die einem Organismus seinen übergeordneten Körperplan geben (wobei die Reihenfolge der HOX-Gene auf dem Chromosom der Kopf-an-Schwanz-Reihenfolge der Körpersegmente folgt, so dass das Kopf-Gen vorkommt das Thorax-Gen, kommt vor dem Abdomen-Gen usw.).

Ich bin wirklich nur ein Laie, der sich für dieses Zeug interessiert (nur A & PI abgeschlossen), aber ich hatte den Eindruck, dass die Position von Genen auf einem Chromosom keinen Einfluss auf die Expression dieser Gene oder den Phänotyp des Organismus hat - in Mit anderen Worten, dass Gene überall auf jedem Chromosom sein können.

Verstehen wir, wie die Reihenfolge der HOX-Gene letztendlich als die Reihenfolge der Körpersegmente ausgedrückt wird? Wissen wir, warum die Positionierung dieser Gene wichtig ist, wenn die Reihenfolge anderer Gene dies nicht tut?

Haben Sie Sean Carrolls "Endless forms Most Beautiful" gelesen? Ich denke, Sie werden in diesem Buch eine vollständige Antwort erhalten.
Übrigens ist auch die Reihenfolge der anderen Gene wichtig. Wenn dem nicht so wäre, wären Translokationen von Chromosomenstückchen nicht schädlich. Muss das aber bestätigen.....
@biogirl vielleicht könnten Sie in einer Antwort eine kurze Zusammenfassung von Carrolls Buch geben?
Um die Wahrheit zu sagen, ich habe es nicht vollständig gelesen. Also, es ist wirklich schwierig für mich, darauf zu antworten.
Ich bin Biologe, das Buch, über das @biogirl spricht, ist eines der großartigsten Werke, die man lesen kann. Die HOX-Gene sind ein umfangreiches Thema. Du solltest besser einige Artikel lesen.
@John Es könnte hilfreich sein, wenn Sie eine Referenz für Ihren Anspruch angeben könnten.
@Remi.b Werfen Sie einen Blick auf die Wikipedia-Seite: en.wikipedia.org/wiki/Hox_gene#Colinearity_of_Hox_genes
Diese Antwort kommt sehr spät, aber zum Wohle von Biogirl können chromosomale Translokationen tatsächlich harmlos sein, solange sie Gendosis-ausgewogen sind und ihre Bruchstellen keine Gene oder wichtige regulatorische Regionen stören. Zum Beispiel leben viele Menschen mit balancierten Translokationen normal und erfahren es erst, wenn sie Schwierigkeiten haben, Kinder zu zeugen, und erhalten eine genetische Beratung. Viele Translokationen sind in der Evolutionszeit zwischen Schimpansen und Menschen aufgetreten. Die strikte Kollinearität der Hox-Gene ist wirklich etwas Besonderes bei Tieren, finde ich.
Die Gendosis ist oft extrem wichtig, und so führen unausgewogene Translokationen, die die Gendosis beeinflussen, oft zu einem Krankheitsphänotyp.
Ich habe vorgeschlagen, dass die kolineare Anordnung von Hox-Genen für einen „Segmentzähler“ von Bedeutung ist – ein Mechanismus, der es Zellen im embryonalen Mesoderm ermöglicht, zu bestimmen, in welchem ​​Segment sich eine Zelle befindet, und die Gene entsprechend der Position entlang der Körperachse zu aktivieren. <sup>1</sup> Ich habe auch eine Animation gepostet, die den Prozess erklärt . ## Referenz: ## 1: Kudlicki, A. (2019). Warum eine konstante Wirbelzahl? Digitale Kontrolle der Segmentidentität während der Entwicklung von Wirbeltieren. BioEssays.

Antworten (3)

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Wenn Sie Hox Gene Collinearity (oder Colinearity, wie es oft falsch geschrieben wird, wie es in Wiki erklärt wird!) auf Google Scholar oder WebOfKnowledge schreiben, erhalten Sie viele Ergebnisse zu diesem Thema. Es ist noch heute eine andauernde Debatte.

Unten sind einige Sätze, die ich aus diesen Artikeln aufgreife. Es ist sicherlich schwer zu verstehen, da ich kaum verstanden habe, was ich geschrieben habe! Das Beste für Sie ist, diese Bewertung durchzugehen . Es ist nicht einfach (zumindest für mich, aber es ist überhaupt nicht mein Gebiet), aber ich denke, es ist die beste Informationsquelle, die Sie zu diesem Thema finden können.

Dies und das könnte Ihnen auch helfen, die Debatte zu diesem Thema zu verstehen.

Es gibt mehrere Arten von Kollinearität:

Spatial collinearityist die sequentielle 3'- bis 5'-Expression von Hox-Genen entlang einer Körperachse. Spatial collinearitykann mit Zeitabhängigkeit assoziiert werden, wobei das meiste 3' zuerst exprimiert wird. Dies ist definiert als temporal collinearity.

Es gibt zwei Hauptmodelle, um die hinter dieser Ordnung verborgenen Mechanismen zu erklären.

  • 1) Kollinearität basiert auf Transkriptionsregulation und wird insbesondere durch die fortschreitende 3'- bis 5'-Öffnung von Hox-Cluster-Chromatin begrenzt und/oder durch globale Kontrollregionen vermittelt

  • 2) Kollinearität hängt von Wechselwirkungen zwischen den Hox-Genen selbst ab. Zu diesen Wechselwirkungen gehört die „posteriore Prävalenz“, eine negative Wechselwirkung zwischen Hox-Proteinen, die eindeutig mit der funktionellen Kollinearität in Drosophila zusammenhängt.

Evolution:

Es wird vermutet, dass sich die Kollinearität durch wiederholte Tandemduplikation eines Ur-Hox-Gens der Vorfahren entwickelt hat

Super, das habe ich gesucht! Da steht, ich kann das Kopfgeld in 3 Stunden vergeben. Sie werden es erhalten, sobald SE mich lässt.

Ich habe versucht, Ihnen eine Antwort zu geben, indem ich einige Stellen aus Sean Carrolls Buch „ Endless forms most beautiful“ zitierte, aber denken Sie daran, dass dies niemals ausreichen kann, um dieses großartige Buch zu lesen.

Ja, wir verstehen, wie die Expression der Hox-Gene reguliert wird.

Ab Seite 126-127

...... Die Etablierung dieser Hox-Zonen und ihre anschließende Wirkung beim Formen der verschiedenen Formen sich wiederholender Teile ist die grundlegende genetische Logik, auf der die modularen Formen großer biletarischer Tiere aufbauen.

Die genetische Logik stützt sich auf zwei Ebenen auf genetische Schalter. Ein Satz Schalter gehört zu den Hox-Genen selbst. Diese Schalter aktivieren jedes Hox-Gen in verschiedenen Zonen, die zu verschiedenen Modulen des Tieres werden. Ein anderer Satz von Schaltern enthält Signatursequenzen, die von Hox-Proteinen erkannt werden und die steuern, wie andere Gene in verschiedenen Modulen exprimiert werden.

Sowohl bei Arthropoden als auch bei Wirbeltieren werden die Hox-Gene in Zonen entlang der Hauptkörperachse entwickelt. Die unterschiedlichen Zonen der Expressionsdomäne jedes Hox-Gens werden von genetischen Schaltern gesteuert, und separate Schalter kontrollieren die Hox-Genmuster in verschiedenen Geweben wie dem ...... Aufgrund der Logik der genetischen Schalter gehören die Zellen zu einem Modul exprimieren andere Hox-Proteine ​​oder Kombinationen von Hox-Proteinen als die in benachbarten Modulen....

Nehmen wir ein Beispiel des Ubx-Gens, das zur Bildung von Flügeln im 2. und 3. Brustsegment der Drosophila führt. Dieses Gen ist im ersten Brustsegment ausgeschaltet, aber im zweiten und dritten Segment ist es eingeschaltet. Diese Regulation kann durch die genetischen Schalter erreicht werden, die wiederum durch Aktivatoren und Repressoren ein- oder ausgeschaltet werden können. Diese Aktivatoren und Repressoren sind im Embryo ungleich verteilt, sodass eine Regulation von Schaltern in verschiedenen Teilen des Embryos möglich ist.

Die Frage ist komplex und es ist schön, dass Sie in Ihrem Buch nachgeschlagen haben, um dies herauszufinden. Aber beantwortet es die Frage "Warum entspricht die Reihenfolge der HOX-Gene der Reihenfolge der Körperteile?" ?
@Remi.b hat Recht. Obwohl dies eine gut recherchierte Antwort ist, geht sie nicht speziell auf die Kolinearität ein, nach der ich gefragt habe - warum die Reihenfolge dieser Gene auf dem Chromosom wichtig ist.
@John Nun, ich habe gerade den ersten Teil Ihrer Frage beantwortet. „Verstehen wir, wie die Reihenfolge der HOX-Gene letztendlich als die Reihenfolge der Körpersegmente ausgedrückt wird? “.
@Remi.b beantwortet den zweiten Teil auf hervorragende Weise!

Ich habe vorgeschlagen, dass die Kollinearität von Hox-Genen ein Mechanismus ist, um die physische Trennung zwischen aktiven und inaktiven Hox-Genen innerhalb des Hox-Genclusters zu maximieren. Dies soll die Interferenz zwischen Hox-Genen in diesen beiden Zuständen minimieren. Siehe „Die Bedeutung der Hox-Gen-Kollinearität“ in Int. J. Dev. biol. 2015 Band 59, S. 159-170. Oder von https://www.researchgate.net/profile/Stephen_Gaunt herunterladen

Danke für Ihren Beitrag, aber Ihre Antwort beantwortet nicht die Frage "WIE bestimmt die Reihenfolge der Gene in einem DNA-Strang den Körperplan".
Wie bestimmt die Kolinearität der HOX-Gene den Bauplan eines Organismus?
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