Co to jest Homeobox?
Homeobox to sekwencja DNA kodowana w celu ekspresji białka, które wiąże się z innym DNA i reguluje sposób jego ekspresji. Homeoboksy odkryli w latach 80. XX wieku badacze genetyczni, początkowo w muszkach owocowych - silnie zbadanym organizmie w genetyce - a później także w innych organizmach, w tym organizmach prostych i jednokomórkowych. Sekwencje te odgrywają bardzo ważną rolę w rozwoju embrionalnym, determinując sposób i miejsce ekspresji genów, i należą do grupy sekwencji genetycznych zaangażowanych w regulację i ekspresję genów w miarę rozwoju organizmów.
W homeobox jest zwykle około 180 par zasad. Białko, które koduje, ma około 60 aminokwasów i jest zdolne do wiązania się z DNA, aby je włączyć lub wyłączyć, określając, czy ulega ekspresji. W trakcie rozwoju embrionalnego homeobox mówi komórkom, kiedy i gdzie rozpocząć produkcję, mapując podstawy organizmu i kładąc podwaliny pod bardziej zaawansowany rozwój, ponieważ komórki różnicują się pod kierunkiem białek wytwarzanych przez homeoboksy i inne sekwencje genów.
Początkowo naukowcy podejrzewali, że procesy regulacyjne leżące u podstaw rozwoju zarodka były bardzo różne w organizmach różnych gatunków, szczególnie organizmów odległych od siebie. Odkrycie tych sekwencji genów pokazało, że organizmy od ślimaków po słonie polegały na homeoboksach do regulacji swojego DNA podczas rozwoju. Błędy w tych sekwencjach mogą również powodować nieprawidłowości rozwojowe, ponieważ rozwój organizmu ulega dezorientacji, a cechy wyrażają się w niewłaściwych miejscach.
Odkryto wiele ludzkich genów homeoboków na kilku chromosomach. Sekwencje te zostały zbadane, aby dowiedzieć się więcej na temat kodowanych przez nich białek i ich działania. Badania nad organizmami takimi jak muszki owocowe można bezpośrednio zastosować do genetyki człowieka, ponieważ w wielu przypadkach geny działają w podobny sposób. Zrozumienie, w jaki sposób zmiany w homeoboksie muszki owocowej wpływają na rozwój, może dostarczyć informacji o tym, jak podobne zmiany mogą zmienić sposób rozwoju ludzkiego zarodka.
W rozwój embrionalny zaangażowanych jest wiele różnych procesów. Geny te nie są jedynym czynnikiem determinującym, a na zarodki mogą również wpływać czynniki zewnętrzne, takie jak ekspozycja na toksyny, które mogą prowadzić do deformacji spowodowanych zaburzeniami ekspresji DNA. Zrozumienie niezliczonych zawiłości związanych z rozwojem pomaga badaczom zrozumieć, co dzieje się, gdy rozwój idzie źle i dlaczego. Można to zastosować do badań mających na celu wyeliminowanie błędów w rozwoju w celu zapobiegania im w przyszłości.