Co je Homeobox?

Homeobox je sekvence DNA kódovaná k expresi proteinu, který se váže k jiné DNA a reguluje způsob, jakým exprimuje. Homeoboxy byly objeveny v 80. letech genetickými vědci, zpočátku v ovocných muškách - těžce studovaném organismu v genetice - a později i v jiných organismech, včetně jednoduchých a jednobuněčných organismů. Tyto sekvence hrají velmi důležitou roli v embryonálním vývoji, určují, jak a kde se geny exprimují, a patří mezi skupinu genetických sekvencí zapojených do regulace a exprese genů v průběhu vývoje organismů.

V homeoboxu je obvykle kolem 180 párů bází. Protein, který kóduje, má asi 60 aminokyselin a je schopen se vázat na DNA, aby ji zapnul nebo vypnul, což určuje, zda se exprimuje. V průběhu embryonálního vývoje homeobox vypráví buňkám, kdy a kde začít produkovat, zmapovat základy organismu a položit základy pro pokročilejší vývoj, protože buňky se diferencují pod vedením proteinů produkovaných homeoboxy a jinými genovými sekvencemi.

Zpočátku se vědci domnívali, že regulační procesy za embryonálním vývojem byly velmi odlišné u organismů různých druhů, zejména u organismů, které jsou vzdáleně příbuzné. Objev těchto genových sekvencí ukázal, že organismy od slimáků až po slony se během vývoje spoléhaly na homeoboxy pro regulaci své DNA. Chyby v těchto sekvencích mohou také vést k vývojovým abnormalitám, protože vývoj organismu je zmatený a znaky se projevují na nesprávných místech.

Bylo objeveno několik genů lidského homeoboxu, napříč několika chromozomy. Tyto sekvence byly studovány, aby se dozvěděly více o proteinech, pro které kódují a jak tyto proteiny fungují. Výzkum organismů, jako jsou ovocné mušky, lze přímo aplikovat na lidskou genetiku, protože v mnoha případech působí geny podobným způsobem. Pochopení toho, jak změny homeoboxu mouchy s ovocem ovlivňují vývoj, mohou poskytnout informace o tom, jak podobné změny mohou změnit způsob vývoje lidského embrya.

V embryonálním vývoji se podílí celá řada procesů. Tyto geny nejsou jediným určujícím faktorem a embrya mohou být také ovlivněna vnějšími faktory, jako je vystavení toxinům, které mohou vést k deformitám způsobeným narušením exprese DNA. Porozumění nesčetným složitostem spojeným s vývojem pomáhá vědcům pochopit, co se stane, když se vývoj pokazí, a proč. To lze použít na výzkum zaměřený na řešení chyb ve vývoji s cílem zabránit jim v budoucnosti.