Genes Hox e Padronização Axial

Como os genes Hox agrupados atribuem identidade a regiões ao longo do eixo céfalo-caudal, conferindo a cada segmento corporal seu caráter distintivo.

Definition

Genes Hox são uma família conservada de genes de fatores de transcrição contendo homeobox que atribuem identidade regional ao longo do eixo corporal anteroposterior; a padronização axial é o estabelecimento de identidades distintas em posições sucessivas ao longo desse eixo.

Scope

Este tópico aborda os genes Hox — fatores de transcrição contendo homeobox que especificam a identidade posicional ao longo do eixo anteroposterior — incluindo sua organização em agrupamentos, a colinearidade entre sua ordem genômica e seus domínios de ação, sua profunda conservação entre os animais e as transformações homeóticas causadas por sua mutação.

Core questions

• Como os genes Hox conferem às diferentes regiões do corpo suas identidades distintas?
• Por que a ordem dos genes Hox no cromossomo corresponde à sua ordem de ação no corpo?
• O que acontece quando os genes Hox são mutados ou expressos de forma inadequada?
• Quão conservados são os genes Hox em todo o reino animal?

Key concepts

• Homeobox e homeodomínio
• Agrupamentos de genes Hox
• Colinearidade espacial
• Transformações homeóticas
• Conservação entre animais

Key theories

Colinearidade da ordem e expressão dos genes Hox

Os genes Hox são organizados em agrupamentos na mesma ordem das regiões corporais que eles padronizam, de modo que os genes em uma extremidade do agrupamento atuam anteriormente e aqueles na outra extremidade atuam posteriormente, ligando a organização genômica à implantação espacial.

Mechanisms

Os genes Hox codificam fatores de transcrição com um homeodomínio de ligação ao DNA que regulam conjuntos de genes a jusante, determinando o caráter de uma região corporal. Eles são organizados em agrupamentos genômicos cuja ordem corresponde à ordem das regiões que eles padronizam ao longo do eixo corporal, uma propriedade chamada colinearidade. Cada gene Hox é expresso em um domínio definido, e a combinação de genes Hox ativos em uma região especifica sua identidade. A perda ou expressão ectópica de um gene Hox causa transformação homeótica, na qual uma parte do corpo se desenvolve com a identidade de outra. Os mesmos agrupamentos de genes, com sequências homeobox conservadas, padronizam os eixos de animais tão diversos quanto moscas e mamíferos.

Clinical relevance

Mutações que afetam os genes Hox e sua regulação estão associadas a malformações de membros e esqueléticas em humanos, e a conservação desses genes torna os achados de organismos modelo diretamente relevantes. Esta entrada é educacional e não fornece orientação clínica.

History

A análise de Lewis do complexo bithorax revelou genes que controlam a identidade segmentar na mosca. A descoberta posterior da sequência homeobox compartilhada mostrou que esses genes pertencem a uma família conservada presente em todo o reino animal, transformando a compreensão da evolução do plano corporal.

Key figures

• Edward B. Lewis
• William McGinnis
• Walter Gehring

Seminal works

• lewis1978
• gilbert2016

Frequently asked questions

O que é uma transformação homeótica?

É uma mudança na qual uma parte do corpo se desenvolve com a identidade de outra — por exemplo, uma mosca desenvolvendo pernas onde deveriam estar as antenas — causada por atividade alterada do gene Hox.

O que significa colinearidade para os genes Hox?

Significa que a ordem dos genes ao longo do cromossomo corresponde à ordem das regiões do corpo que eles padronizam, de modo que o arranjo dos genes espelha o eixo corporal.