RODZINA GENÓW

RODZINA GENÓW

REGULUJĄCYCH ROZWÓJ,

REGULUJĄCYCH ROZWÓJ,

ZAWIERAJACYCH

ZAWIERAJACYCH

SEKWENCJE

SEKWENCJE

HOMEOBOKSU

HOMEOBOKSU

(

(

GENY

GENY

HOX, HOM, PAX)

HOX, HOM, PAX)

Geny homeotyczne:

Geny homeotyczne:



kontrolują rozwój morfologiczny poszczególnych części

kontrolują rozwój morfologiczny poszczególnych części

ciała,

ciała,



w początkowych stadiach działają podobnie u wszystkich

w początkowych stadiach działają podobnie u wszystkich

kręgowców,

kręgowców,



u ssaków mają długość 5 000- 10 000 pz (po obróbce RNA

u ssaków mają długość 5 000- 10 000 pz (po obróbce RNA

– do 2,5 tys. pz),

– do 2,5 tys. pz),



mutację w tych genach prowadzą do zaburzeń w

mutację w tych genach prowadzą do zaburzeń w

organogenezie (mogą być letalne):

organogenezie (mogą być letalne):

- nieprawidłowa budowa narządu,

- nieprawidłowa budowa narządu,

- nieprawidłowe położenie narządu,

- nieprawidłowe położenie narządu,

- utrata narządu,

- utrata narządu,



wysoko konserwatywne ( homeoboksy żaby, szczura i

wysoko konserwatywne ( homeoboksy żaby, szczura i

człowieka są w ponad 90% identyczne)

człowieka są w ponad 90% identyczne)

Rodzaje genów homeotycznych:

Rodzaje genów homeotycznych:



HOM

HOM

- grupa genów homeotycznych

- grupa genów homeotycznych

kontrolujących rozwój zarodkowy

kontrolujących rozwój zarodkowy

bezkręgowców,

bezkręgowców,



Hox

Hox

- grupa genów homeotycznych

- grupa genów homeotycznych

kontrolujących rozwoj zarodkowy kregowców,

kontrolujących rozwoj zarodkowy kregowców,



HOX

HOX

- grupa genów homeotycznych

- grupa genów homeotycznych

kontrolujących rozwój zarodkowy człowieka.

kontrolujących rozwój zarodkowy człowieka.

Budowa genów homeotycznych

Budowa genów homeotycznych



Kaseta homeo

Kaseta homeo

(

(

homeoboks

homeoboks

) o swoistej sekwencji

) o swoistej sekwencji

nukleotydów- składa się z około 180 pz, które kodują 60-

nukleotydów- składa się z około 180 pz, które kodują 60-

cio aminokwasowe białka; podobieństwo białek w

cio aminokwasowe białka; podobieństwo białek w

homeoboksach różnych gatunków wynosi 80-90%.

homeoboksach różnych gatunków wynosi 80-90%.



Odcinek białka kodowany przez homeoboks to

Odcinek białka kodowany przez homeoboks to

homeodomena

homeodomena

; składa się ona z 3 fragmentów, tworząc

; składa się ona z 3 fragmentów, tworząc

strukturę czwartorzędową oddziałującą z DNA np. na

strukturę czwartorzędową oddziałującą z DNA np. na

zasadzie represora.

zasadzie represora.



Białka homeotyczne wykazują silne powinowactwo do

Białka homeotyczne wykazują silne powinowactwo do

specyficznych sekwencji DNA, pełnią funkcje regulatorów

specyficznych sekwencji DNA, pełnią funkcje regulatorów

(czynniki transkrypcyjne).

(czynniki transkrypcyjne).

Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster

-geny rozwoju zarodkowego (geny Hom)

-geny rozwoju zarodkowego (geny Hom)



Geny homeotyczne zebrane są w trzy

Geny homeotyczne zebrane są w trzy

kompleksy:

kompleksy:



Antennapedia

Antennapedia



Bithorax

Bithorax



Ultrabithorax

Ultrabithorax

Ich mutację prowadzą do nieprawidłowej budowy

Ich mutację prowadzą do nieprawidłowej budowy

muszki.

muszki.

Mutacja Bithorax:

Powoduje powstanie dodatkowego
segmentu tułowiowego
zaopatrzonego w całkowicie
rozwinięte skrzydła

Geny HOX

Geny HOX



W ludzkim genomie jest 52 genów HOX (liczba wskazuje na

W ludzkim genomie jest 52 genów HOX (liczba wskazuje na

ich istotność) w czterech grupach sprzężeń (HOX A, B, C,

ich istotność) w czterech grupach sprzężeń (HOX A, B, C,

D);

D);



przestrzenno- czasowa kolejność ekspresji genów

przestrzenno- czasowa kolejność ekspresji genów

homeotycznych koreluje z ich ułożeniem w chromosomie-

homeotycznych koreluje z ich ułożeniem w chromosomie-

zjawisko kolinearności;

zjawisko kolinearności;



loci tych genów znajdują się na odrębnych chromosomach

loci tych genów znajdują się na odrębnych chromosomach

(chromosomy nr 2, 7, 12 i 17);

(chromosomy nr 2, 7, 12 i 17);

Wrodzone zaburzenia

Wrodzone zaburzenia

spowodowane genami HOX:

spowodowane genami HOX:

Zespół ręczno- stopwo- genitalny: mutacja

Zespół ręczno- stopwo- genitalny: mutacja

nonsensu genu HOXA13, zaburzenia w

nonsensu genu HOXA13, zaburzenia w

rozwoju palców rąk i nóg oraz genitaliów

rozwoju palców rąk i nóg oraz genitaliów

Polisyndaktylia- mutacja HOXD13

Geny PAX:

Geny PAX:

mają właściwości podobne do genów HOX, kodują czynniki
transkrypcyjne zaangażowane w różnicowanie się tkanek w
rozwoju embrionalnym,
wszystkie zawierają sekwencję kodującą domenę paired
wiążącą DNA,
 w ludzkim genomie znajduję się 9 genów PAX, 7 genów PAX
(poza PAX 1 i 9) zawiera sekwencję homeoboksu,
mutacje w genach kodujących czynniki transkrypcyjne PAX
mogą być przyczyną powstawania nowotworów.



Aniridia (brak tęczówki)-

Aniridia (brak tęczówki)-

mutacje genu PAX6

mutacje genu PAX6



Zespół Waardenburga typu I

Zespół Waardenburga typu I

i III (wrodzona głuchota,

i III (wrodzona głuchota,

zaburzenia pigmentacji,

zaburzenia pigmentacji,

szeroko rozstawione gałki

szeroko rozstawione gałki

oczne)- mutacje PAX3

oczne)- mutacje PAX3



Marker dla czerniaka- PAX3

Marker dla czerniaka- PAX3