Was ist eine Homeobox?
Eine Homöobox ist eine DNA-Sequenz, die zur Expression eines Proteins codiert ist, das an andere DNA bindet und deren Expression reguliert. Homöoboxen wurden in den 1980er Jahren von Genforschern entdeckt, zunächst an Fruchtfliegen - einem in der Genetik intensiv untersuchten Organismus - und später auch an anderen Organismen, darunter einfachen und einzelligen Organismen. Diese Sequenzen spielen eine sehr wichtige Rolle bei der Embryonalentwicklung und bestimmen, wie und wo Gene exprimieren. Sie gehören zu einer Gruppe genetischer Sequenzen, die an der Regulation und Expression von Genen bei der Entwicklung von Organismen beteiligt sind.
In einer Homeobox befinden sich normalerweise etwa 180 Basenpaare. Das Protein, für das es kodiert, hat ungefähr 60 Aminosäuren und kann an die DNA binden, um es ein- oder auszuschalten und zu bestimmen, ob es exprimiert. Während der Embryonalentwicklung teilt die Homöobox den Zellen mit, wann und wo sie mit der Produktion beginnen sollen. Dabei werden die Grundlagen des Organismus herausgearbeitet und die Grundlagen für eine weitergehende Entwicklung gelegt, da sich die Zellen unter der Leitung der von den Homöoboxen und anderen Gensequenzen produzierten Proteine unterscheiden.
Anfänglich vermuteten die Forscher, dass die regulatorischen Prozesse hinter der Embryonalentwicklung bei Organismen verschiedener Spezies sehr unterschiedlich waren, insbesondere bei Organismen, die nur entfernt verwandt waren. Die Entdeckung dieser Gensequenzen zeigte, dass Organismen von Schnecken bis zu Elefanten während der Entwicklung auf Homöoboxen zur Regulation ihrer DNA angewiesen waren. Fehler in diesen Sequenzen können auch zu Entwicklungsstörungen führen, da die Entwicklung des Organismus verwirrt wird und Merkmale an den falschen Stellen zum Ausdruck kommen.
Eine Reihe von menschlichen Homöobox-Genen wurde über mehrere Chromosomen hinweg entdeckt. Diese Sequenzen wurden untersucht, um mehr über die Proteine zu erfahren, für die sie codieren, und wie diese Proteine funktionieren. Die Erforschung von Organismen wie Fruchtfliegen kann direkt auf die Humangenetik angewendet werden, da die Gene in vielen Fällen auf ähnliche Weise wirken. Wenn Sie verstehen, wie sich Veränderungen in einer Fruchtfliegen-Homöobox auf die Entwicklung auswirken, können Sie Informationen darüber erhalten, wie ähnliche Veränderungen die Entwicklung eines menschlichen Embryos beeinflussen können.
Eine Vielzahl von Prozessen sind an der Embryonalentwicklung beteiligt. Diese Gene sind nicht der einzige bestimmende Faktor, und Embryonen können auch durch äußere Faktoren wie die Exposition gegenüber Toxinen beeinflusst werden, was zu Missbildungen führen kann, die durch Störungen der DNA-Expression verursacht werden. Das Verständnis der vielfältigen Komplexitäten, die mit der Entwicklung verbunden sind, hilft Forschern zu verstehen, was passiert, wenn die Entwicklung schief läuft und warum. Dies kann auf Forschungen angewendet werden, die auf Entwicklungsfehler abzielen, um diese in Zukunft zu verhindern.