Что такое гомеобокс?

Гомеобокс - это последовательность ДНК, кодируемая для экспрессии белка, который будет связываться с другой ДНК и регулировать его экспрессию. Гомеобоксы были открыты генетическими исследователями в 1980-х годах, сначала у плодовых мушек - сильно изученных в генетике организмов, а затем и у других организмов, включая простые и одноклеточные. Эти последовательности играют очень важную роль в эмбриональном развитии, определяя, как и где экспрессируются гены, и входят в группу генетических последовательностей, участвующих в регуляции и экспрессии генов по мере развития организмов.

Обычно в гомеобоксе около 180 пар оснований. Белок, который он кодирует, содержит около 60 аминокислот и способен связываться с ДНК, чтобы включать или выключать его, определяя, экспрессируется ли он. В ходе эмбрионального развития гомеобокс сообщает клеткам, когда и где начинать продуцировать, намечая основы организма и закладывая основу для более продвинутого развития, поскольку клетки дифференцируются под руководством белков, продуцируемых гомеобоксами и другими последовательностями генов.

Первоначально исследователи подозревали, что регуляторные процессы, лежащие в основе эмбрионального развития, сильно различаются у организмов разных видов, особенно у организмов, имеющих только отдаленную связь. Открытие этих последовательностей генов показало, что организмы от слизней до слонов полагались на гомеобоксы для регуляции своей ДНК во время развития. Ошибки в этих последовательностях могут также привести к отклонениям в развитии, так как развитие организма становится запутанным и признаки проявляются в неправильных местах.

Ряд генов гомеобокса человека был обнаружен в нескольких хромосомах. Эти последовательности были изучены, чтобы узнать больше о белках, для которых они кодируют, и о том, как эти белки работают. Исследования организмов, таких как плодовые мухи, могут быть непосредственно применены к генетике человека, поскольку во многих случаях гены действуют сходным образом. Понимание того, как изменения в гомеобоксе плодовой мухи влияют на развитие, может дать информацию о том, как подобные изменения могут изменить способ развития человеческого эмбриона.

В эмбриональное развитие вовлечены самые разные процессы. Эти гены не являются единственным определяющим фактором, и на эмбрионы также могут влиять внешние факторы, такие как воздействие токсинов, которые могут привести к деформациям, вызванным нарушениями в экспрессии ДНК. Понимание множества сложностей, связанных с развитием, помогает исследователям понять, что происходит, когда развитие идет не так, и почему. Это может быть применено к исследованиям, разработанным для устранения ошибок в разработке с целью их предотвращения в будущем.