Vad är en Homeobox?
En homeobox är en DNA-sekvens som kodas för att uttrycka ett protein som binder till annat DNA och reglerar hur det uttrycker. Homeobox upptäcktes på 1980-talet av genetiska forskare, initialt i fruktflugor - en starkt studerad organisme inom genetik - och senare i andra organismer också, inklusive enkla och encelliga organismer. Dessa sekvenser spelar en mycket viktig roll i embryonal utveckling, bestämmer hur och var gener uttrycker, och ingår i en grupp av genetiska sekvenser involverade i reglering och uttryck av gener när organismer utvecklas.
Det finns vanligtvis cirka 180 baspar i en homeobox. Proteinet som det kodar för har cirka 60 aminosyror och kan binda till DNA för att slå på eller stänga av det, bestämma om det uttrycker. Under embryonutvecklingen berättar homeobox cellerna när och var de ska börja producera, kartlägga grunderna i organismen och lägger grunden för en mer avancerad utveckling eftersom celler differentierar i riktning mot proteiner producerade av homeoboxerna och andra gensekvenser.
Ursprungligen misstänkte forskare att regleringsprocesserna bakom embryonal utveckling var mycket olika i organismer av olika arter, särskilt organismer som endast är närbesläktade. Upptäckten av dessa gensekvenser visade att organismer från sniglar till elefanter förlitade sig på homeobox för reglering av deras DNA under utveckling. Fel i dessa sekvenser kan också resultera i utvecklingsavvikelser, eftersom organismens utveckling blir förvirrad och drag uttrycks på fel platser.
Ett antal humana homeobox-gener har upptäckts över flera kromosomer. Dessa sekvenser har studerats för att lära sig mer om proteinerna de kodar för och hur dessa proteiner fungerar. Forskning om organismer som fruktflugor kan direkt tillämpas på människans genetik, eftersom generna i många fall agerar på liknande sätt. Att förstå hur förändringar i en fruktfluga homeobox påverkar utvecklingen kan ge information om hur liknande förändringar kan förändra hur ett mänskligt embryo utvecklas.
Ett brett utbud av processer är involverade i embryonal utveckling. Dessa gener är inte den enda avgörande faktorn, och embryon kan också påverkas av faktorer utanför, såsom exponering för toxiner, vilket kan leda till deformiteter orsakade av störningar i DNA-uttryck. Att förstå de otaliga komplexiteten som är involverade i utvecklingen hjälper forskare att förstå vad som händer när utvecklingen går fel och varför. Detta kan tillämpas på forskning utformad för att hantera fel i utvecklingen med målet att förebygga dem i framtiden.