RODZINA GENÓW
RODZINA GENÓW
REGULUJĄCYCH ROZWÓJ,
REGULUJĄCYCH ROZWÓJ,
ZAWIERAJACYCH
ZAWIERAJACYCH
SEKWENCJE
SEKWENCJE
HOMEOBOKSU
HOMEOBOKSU
(
(
GENY
GENY
HOX, HOM, PAX)
HOX, HOM, PAX)
RODZINA GENÓW
RODZINA GENÓW
REGULUJĄCYCH ROZWÓJ,
REGULUJĄCYCH ROZWÓJ,
ZAWIERAJACYCH
ZAWIERAJACYCH
SEKWENCJE
SEKWENCJE
HOMEOBOKSU
HOMEOBOKSU
(
(
GENY
GENY
HOX, HOM, PAX)
HOX, HOM, PAX)
Geny homeotyczne:
Geny homeotyczne:
kontrolują rozwój morfologiczny poszczególnych części
kontrolują rozwój morfologiczny poszczególnych części
ciała,
ciała,
w początkowych stadiach działają podobnie u wszystkich
w początkowych stadiach działają podobnie u wszystkich
kręgowców,
kręgowców,
u ssaków mają długość 5 000- 10 000 pz (po obróbce RNA
u ssaków mają długość 5 000- 10 000 pz (po obróbce RNA
– do 2,5 tys. pz),
– do 2,5 tys. pz),
mutację w tych genach prowadzą do zaburzeń w
mutację w tych genach prowadzą do zaburzeń w
organogenezie (mogą być letalne):
organogenezie (mogą być letalne):
- nieprawidłowa budowa narządu,
- nieprawidłowa budowa narządu,
- nieprawidłowe położenie narządu,
- nieprawidłowe położenie narządu,
- utrata narządu,
- utrata narządu,
wysoko konserwatywne ( homeoboksy żaby, szczura i
wysoko konserwatywne ( homeoboksy żaby, szczura i
człowieka są w ponad 90% identyczne)
człowieka są w ponad 90% identyczne)
Rodzaje genów homeotycznych:
Rodzaje genów homeotycznych:
HOM
HOM
- grupa genów homeotycznych
- grupa genów homeotycznych
kontrolujących rozwój zarodkowy
kontrolujących rozwój zarodkowy
bezkręgowców,
bezkręgowców,
Hox
Hox
- grupa genów homeotycznych
- grupa genów homeotycznych
kontrolujących rozwoj zarodkowy kregowców,
kontrolujących rozwoj zarodkowy kregowców,
HOX
HOX
- grupa genów homeotycznych
- grupa genów homeotycznych
kontrolujących rozwój zarodkowy człowieka.
kontrolujących rozwój zarodkowy człowieka.
Budowa genów homeotycznych
Budowa genów homeotycznych
Kaseta homeo
Kaseta homeo
(
(
homeoboks
homeoboks
) o swoistej sekwencji
) o swoistej sekwencji
nukleotydów- składa się z około 180 pz, które kodują 60-
nukleotydów- składa się z około 180 pz, które kodują 60-
cio aminokwasowe białka; podobieństwo białek w
cio aminokwasowe białka; podobieństwo białek w
homeoboksach różnych gatunków wynosi 80-90%.
homeoboksach różnych gatunków wynosi 80-90%.
Odcinek białka kodowany przez homeoboks to
Odcinek białka kodowany przez homeoboks to
homeodomena
homeodomena
; składa się ona z 3 fragmentów, tworząc
; składa się ona z 3 fragmentów, tworząc
strukturę czwartorzędową oddziałującą z DNA np. na
strukturę czwartorzędową oddziałującą z DNA np. na
zasadzie represora.
zasadzie represora.
Białka homeotyczne wykazują silne powinowactwo do
Białka homeotyczne wykazują silne powinowactwo do
specyficznych sekwencji DNA, pełnią funkcje regulatorów
specyficznych sekwencji DNA, pełnią funkcje regulatorów
(czynniki transkrypcyjne).
(czynniki transkrypcyjne).
Drosophila melanogaster
Drosophila melanogaster
-geny rozwoju zarodkowego (geny Hom)
-geny rozwoju zarodkowego (geny Hom)
Geny homeotyczne zebrane są w trzy
Geny homeotyczne zebrane są w trzy
kompleksy:
kompleksy:
Antennapedia
Antennapedia
Bithorax
Bithorax
Ultrabithorax
Ultrabithorax
Ich mutację prowadzą do nieprawidłowej budowy
Ich mutację prowadzą do nieprawidłowej budowy
muszki.
muszki.
Mutacja Bithorax:
Powoduje powstanie dodatkowego
segmentu tułowiowego
zaopatrzonego w całkowicie
rozwinięte skrzydła
Geny HOX
Geny HOX
W ludzkim genomie jest 52 genów HOX (liczba wskazuje na
W ludzkim genomie jest 52 genów HOX (liczba wskazuje na
ich istotność) w czterech grupach sprzężeń (HOX A, B, C,
ich istotność) w czterech grupach sprzężeń (HOX A, B, C,
D);
D);
przestrzenno- czasowa kolejność ekspresji genów
przestrzenno- czasowa kolejność ekspresji genów
homeotycznych koreluje z ich ułożeniem w chromosomie-
homeotycznych koreluje z ich ułożeniem w chromosomie-
zjawisko kolinearności;
zjawisko kolinearności;
loci tych genów znajdują się na odrębnych chromosomach
loci tych genów znajdują się na odrębnych chromosomach
(chromosomy nr 2, 7, 12 i 17);
(chromosomy nr 2, 7, 12 i 17);
Wrodzone zaburzenia
Wrodzone zaburzenia
spowodowane genami HOX:
spowodowane genami HOX:
Zespół ręczno- stopwo- genitalny: mutacja
Zespół ręczno- stopwo- genitalny: mutacja
nonsensu genu HOXA13, zaburzenia w
nonsensu genu HOXA13, zaburzenia w
rozwoju palców rąk i nóg oraz genitaliów
rozwoju palców rąk i nóg oraz genitaliów
Polisyndaktylia- mutacja HOXD13
Geny PAX:
Geny PAX:
mają właściwości podobne do genów HOX, kodują czynniki
transkrypcyjne zaangażowane w różnicowanie się tkanek w
rozwoju embrionalnym,
wszystkie zawierają sekwencję kodującą domenę paired
wiążącą DNA,
w ludzkim genomie znajduję się 9 genów PAX, 7 genów PAX
(poza PAX 1 i 9) zawiera sekwencję homeoboksu,
mutacje w genach kodujących czynniki transkrypcyjne PAX
mogą być przyczyną powstawania nowotworów.
Aniridia (brak tęczówki)-
Aniridia (brak tęczówki)-
mutacje genu PAX6
mutacje genu PAX6
Zespół Waardenburga typu I
Zespół Waardenburga typu I
i III (wrodzona głuchota,
i III (wrodzona głuchota,
zaburzenia pigmentacji,
zaburzenia pigmentacji,
szeroko rozstawione gałki
szeroko rozstawione gałki
oczne)- mutacje PAX3
oczne)- mutacje PAX3
Marker dla czerniaka- PAX3
Marker dla czerniaka- PAX3