Wat is een Homeobox?

Een homeobox is een opeenvolging van DNA dat wordt gecodeerd om een ​​eiwit tot expressie te brengen dat zich aan ander DNA zal binden en de manier reguleert waarop het tot expressie komt. Homeoboxen werden in de jaren 1980 ontdekt door genetische onderzoekers, aanvankelijk in fruitvliegen - een zwaar bestudeerd organisme in de genetica - en later ook in andere organismen, waaronder eenvoudige en eencellige organismen. Deze sequenties spelen een zeer belangrijke rol in de embryonale ontwikkeling, bepalen hoe en waar genen tot expressie komen en behoren tot een groep van genetische sequenties die betrokken zijn bij regulatie en expressie van genen naarmate organismen zich ontwikkelen.

Er zijn meestal ongeveer 180 basenparen in een homeobox. Het eiwit waarvoor het codeert, heeft ongeveer 60 aminozuren en kan aan DNA binden om het aan of uit te zetten, om te bepalen of het tot expressie komt. In de loop van de embryonale ontwikkeling vertelt de homeobox cellen wanneer en waar ze moeten beginnen met produceren, de basis van het organisme in kaart brengen en de basis leggen voor een meer geavanceerde ontwikkeling, aangezien cellen differentiëren onder de richting van eiwitten geproduceerd door de homeoboxen en andere gensequenties.

Aanvankelijk vermoedden onderzoekers dat de regulerende processen achter de embryonale ontwikkeling heel verschillend waren in organismen van verschillende soorten, vooral organismen die slechts in de verte verwant waren. De ontdekking van deze gensequenties toonde aan dat organismen van slakken tot olifanten afhankelijk waren van homeoboxen voor regulering van hun DNA tijdens de ontwikkeling. Fouten in deze sequenties kunnen ook leiden tot ontwikkelingsafwijkingen, omdat de ontwikkeling van het organisme verward raakt en eigenschappen op de verkeerde plaatsen tot uitdrukking komen.

Een aantal menselijke homeobox-genen is ontdekt, over verschillende chromosomen. Deze sequenties zijn onderzocht om meer te weten te komen over de eiwitten waarvoor ze coderen en hoe die eiwitten werken. Onderzoek naar organismen zoals fruitvliegen kan direct worden toegepast op menselijke genetica, omdat de genen in veel gevallen op vergelijkbare manieren werken. Inzicht in hoe veranderingen in een fruitvlieg homeobox de ontwikkeling beïnvloeden, kan informatie geven over hoe vergelijkbare veranderingen de manier kunnen veranderen waarop een menselijk embryo zich ontwikkelt.

Een breed scala aan processen is betrokken bij de embryonale ontwikkeling. Deze genen zijn niet de enige bepalende factor, en embryo's kunnen ook worden beïnvloed door externe factoren zoals blootstelling aan toxines, wat kan leiden tot misvormingen veroorzaakt door verstoringen in de DNA-expressie. Inzicht in de ontelbare complexiteiten die betrokken zijn bij ontwikkeling, helpt onderzoekers te begrijpen wat er gebeurt als ontwikkeling fout gaat, en waarom. Dit kan worden toegepast op onderzoek dat is opgezet om ontwikkelingsfouten aan te pakken met het doel ze in de toekomst te voorkomen.