Gènes Hox et structuration axiale

Comment les gènes Hox, organisés en clusters, attribuent une identité aux régions le long de l'axe antéro-postérieur, conférant à chaque segment corporel son caractère distinctif.

Definition

Les gènes Hox sont une famille conservée de gènes de facteurs de transcription contenant un homéoboîte qui attribuent une identité régionale le long de l'axe corporel antéro-postérieur ; la structuration axiale est l'établissement d'identités distinctes à des positions successives le long de cet axe.

Scope

Ce sujet traite des gènes Hox — des facteurs de transcription contenant un homéoboîte qui spécifient l'identité positionnelle le long de l'axe antéro-postérieur — incluant leur organisation en clusters, la colinéarité entre leur ordre génomique et leurs domaines d'action, leur profonde conservation à travers le règne animal, et les transformations homéotiques causées par leur mutation.

Core questions

• Comment les gènes Hox confèrent-ils aux différentes régions du corps leurs identités distinctes ?
• Pourquoi l'ordre des gènes Hox sur le chromosome correspond-il à leur ordre d'action dans le corps ?
• Que se passe-t-il lorsque les gènes Hox sont mutés ou mal exprimés ?
• Dans quelle mesure les gènes Hox sont-ils conservés à travers le règne animal ?

Key concepts

• Homéoboîte et homéodomaine
• Clusters de gènes Hox
• Colinéarité spatiale
• Transformations homéotiques
• Conservation à travers les animaux

Key theories

Colinéarité de l'ordre et de l'expression des gènes Hox

Les gènes Hox sont organisés en clusters dans le même ordre que les régions corporelles qu'ils structurent ; ainsi, les gènes situés à une extrémité du cluster agissent antérieurement et ceux à l'autre extrémité agissent postérieurement, reliant l'organisation génomique au déploiement spatial.

Mechanisms

Les gènes Hox codent des facteurs de transcription dotés d'un homéodomaine de liaison à l'ADN qui régulent des batteries de gènes en aval déterminant le caractère d'une région corporelle. Ils sont organisés en clusters génomiques dont l'ordre correspond à l'ordre des régions qu'ils structurent le long de l'axe corporel, une propriété appelée colinéarité. Chaque gène Hox est exprimé dans un domaine défini, et la combinaison des gènes Hox actifs dans une région spécifie son identité. La perte ou l'expression ectopique d'un gène Hox provoque une transformation homéotique, dans laquelle une partie du corps se développe avec l'identité d'une autre. Les mêmes clusters de gènes, avec des séquences d'homéoboîte conservées, structurent les axes d'animaux aussi divers que les mouches et les mammifères.

Clinical relevance

Les mutations affectant les gènes Hox et leur régulation sont associées à des malformations des membres et du squelette chez l'homme, et la conservation de ces gènes rend les découvertes faites sur des organismes modèles directement pertinentes. Cette entrée est éducative et ne fournit pas de conseils cliniques.

History

L'analyse par Lewis du complexe bithorax a révélé des gènes qui contrôlent l'identité segmentaire chez la mouche. La découverte ultérieure de la séquence d'homéoboîte partagée a montré que ces gènes appartiennent à une famille conservée présente dans tout le règne animal, transformant la compréhension de l'évolution du plan corporel.

Key figures

• Edward B. Lewis
• William McGinnis
• Walter Gehring

Seminal works

• lewis1978
• gilbert2016

Frequently asked questions

Qu'est-ce qu'une transformation homéotique ?

C'est un changement dans lequel une partie du corps se développe avec l'identité d'une autre — par exemple, une mouche développant des pattes là où des antennes devraient être — causé par une activité altérée des gènes Hox.

Que signifie la colinéarité pour les gènes Hox ?

Cela signifie que l'ordre des gènes le long du chromosome correspond à l'ordre des régions corporelles qu'ils structurent, de sorte que l'agencement des gènes reflète l'axe corporel.