¿Cómo determina la colinealidad de los genes HOX el plan corporal de un organismo?

Hace poco estuve leyendo sobre la colinealidad en los genes HOX que le dan a un organismo su plan corporal de alto nivel (donde el orden de los genes HOX en el cromosoma sigue el orden de la cabeza a la cola de los segmentos del cuerpo, de modo que el gen de la cabeza viene antes el gen del tórax, viene antes que el gen del abdomen, etc.).

Realmente solo soy un laico interesado en estas cosas (solo completé A & PI), pero tenía la impresión de que la ubicación de los genes en un cromosoma no tiene relación con la expresión de esos genes o el fenotipo del organismo - en otras palabras, que los genes pueden estar en cualquier parte de cualquier cromosoma.

¿Entendemos cómo el orden de los genes HOX acaba expresándose como el orden de los segmentos corporales? ¿Sabemos por qué es importante el posicionamiento de estos genes cuando el orden de otros genes no lo es?

¿Has leído "Las formas infinitas más bellas" de Sean Carroll? Creo que obtendrás una respuesta completa en ese libro.
Por cierto, el orden de los otros genes también es importante. Si no fuera así, las translocaciones de fragmentos de cromosomas no serían dañinas. Aunque tengo que confirmar esto.....
@biogirl, ¿tal vez podría proporcionar una breve sinopsis del libro de Carroll en una respuesta?
A decir verdad, no lo he leído completo. Entonces, es muy difícil para mí responder a esto.
Soy bióloga, el libro del que habla @biogirl es uno de los mejores trabajos para leer. Los genes HOX es un tema extenso. Será mejor que leas algunos artículos.
@John Podría ayudar si pudiera proporcionar una referencia para su reclamo.
@Remi.b Eche un vistazo a la página de Wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Hox_gene#Colinearity_of_Hox_genes
Esta respuesta es muy tardía, pero en beneficio de biogirl, las translocaciones cromosómicas pueden ser inofensivas, siempre que tengan una dosis equilibrada de genes y sus puntos de ruptura no alteren genes o regiones reguladoras importantes. Por ejemplo, muchas personas viven normalmente con translocaciones equilibradas y solo se enteran cuando tienen algún problema para concebir hijos y reciben asesoramiento genético. Se han producido muchas translocaciones en el tiempo evolutivo entre chimpancés y humanos. Creo que la estricta colinealidad de los genes Hox es realmente algo especial en los animales.
La dosis de genes suele ser extremadamente importante y, por lo tanto, las translocaciones desequilibradas que afectan la dosis de genes a menudo conducen a un fenotipo de enfermedad.
He sugerido que la disposición colineal de los genes Hox es fundamental en un "contador de segmentos", un mecanismo que permite a las células en el mesodermo embrionario determinar en qué segmento se encuentra una célula y activar los genes de acuerdo con la ubicación a lo largo del eje del cuerpo. <sup>1</sup> También he publicado una animación explicando el proceso . ## Referencia: ## 1: Kudlicki, A. (2019). ¿Por qué un número constante de vértebras? Control digital de la identidad segmentaria durante el desarrollo de vertebrados. Bioensayos.

Respuestas (3)

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Al escribir la colinealidad de Hox Gene (o la colinealidad, ya que a menudo se escribe mal como se explica en wiki) en Google Scholar o WebOfKnowledge, obtendrá muchos resultados sobre el tema. Todavía hoy es un debate en curso.

A continuación hay algunas oraciones que recojo de estos artículos. ¡Ciertamente es difícil de entender ya que apenas entendí lo que escribí! Lo mejor para usted es pasar por esta revisión . No es fácil (al menos para mí pero no es en absoluto mi campo) pero creo que es la mejor fuente de información que puedes encontrar sobre el tema.

Esto y esto también te pueden ayudar a entender el debate sobre el tema.

Hay varios tipos de colinealidad:

Spatial collinearityes la expresión secuencial de 3' a 5' de genes Hox a lo largo de un eje corporal. Spatial collinearityse puede asociar con la dependencia del tiempo donde la mayoría de los 3 'se expresa primero. Esto se define como temporal collinearity.

Hay dos modelos principales para explicar los mecanismos ocultos detrás de este ordenamiento.

  • 1) La colinealidad se basa en la regulación transcripcional y, específicamente, está limitada por la apertura progresiva de 3 'a 5' de la cromatina del grupo Hox y/o mediada por regiones de control global.

  • 2) La colinealidad depende de las interacciones entre los propios genes Hox. Estas interacciones incluyen la "prevalencia posterior", una interacción negativa entre las proteínas Hox que claramente se relaciona con la colinealidad funcional en Drosophila.

Evolución:

Se sugiere que la colinealidad evolucionó por duplicación repetida en tándem de un gen ur-Hox ancestral

Genial, esto es lo que estaba buscando! Dice que puedo otorgar la recompensa en 3 horas. Lo recibirás tan pronto como SE me lo permita.

Citando algunas partes del libro de Sean Carroll - Endless Forms Most Beautiful , he tratado de brindarles una respuesta, pero recuerden que esto nunca será suficiente para la lectura de este gran libro.

Sí, entendemos cómo se regula la expresión de los genes hox.

De la página 126-127

......El establecimiento de estas zonas Hox y su subsiguiente acción al esculpir las diferentes formas de partes repetidas es la lógica genética fundamental sobre la cual se construyen las formas modulares de los grandes animales biletarios.

La lógica genética se basa en interruptores genéticos en dos niveles. Un conjunto de interruptores pertenece a los mismos genes Hox. estos interruptores activan cada gen Hox en diferentes zonas que se convertirán en diferentes módulos del animal. Otro conjunto de interruptores contiene secuencias distintivas que son reconocidas por las proteínas Hox y que controlan cómo se expresan otros genes en diferentes módulos.

Tanto en artrópodos como en vertebrados, los genes Hox se desarrollan en zonas a lo largo del eje principal del cuerpo. Las distintas zonas del dominio de expresión de cada gen Hox están gobernadas por interruptores genéticos, y los interruptores separados controlan los patrones del gen Hox en diferentes tejidos como el ...... Debido a la lógica de los interruptores genéticos, las células que pertenecen a un módulo expresan diferentes proteínas Hox o combinaciones de proteínas Hox que las de los módulos adyacentes....

Tomemos un ejemplo del gen Ubx que conduce a la formación de alas en el segundo y tercer segmento torácico de drosophila. Este gen está apagado en el primer segmento torácico pero en el segundo y tercer segmento está encendido. Esta regulación puede lograrse gracias a los interruptores genéticos que, a su vez, pueden activarse o desactivarse mediante activadores y represores. Estos activadores y represores se distribuyen de manera desigual en el embrión y, por lo tanto, es posible la regulación de los interruptores en diferentes partes del embrión.

La pregunta es compleja y es bueno que haya consultado su libro para averiguarlo. Pero, ¿responde a "¿por qué el orden de los genes HOX corresponde al orden de las partes del cuerpo?" ?
@ Remi.b tiene razón. Si bien esta es una respuesta bien investigada, no aborda específicamente la colinealidad sobre la que estaba preguntando: por qué es importante el orden de estos genes en el cromosoma.
@John Bueno, acabo de responder la primera parte de su pregunta. "¿Entendemos cómo el orden de los genes HOX termina expresándose como el orden de los segmentos del cuerpo?".
¡@Remi.b responde la segunda parte de una manera excelente!

He sugerido que la colinealidad de los genes Hox es un mecanismo para maximizar la segregación física entre los genes Hox activos e inactivos dentro del grupo de genes Hox. Esto es para minimizar la interferencia entre los genes Hox en estos dos estados. Véase 'La importancia de la colinealidad del gen Hox' en Int. J. Dev. Biol. 2015 Vol. 59, págs. 159-170. O descárguelo desde https://www.researchgate.net/profile/Stephen_Gaunt

Gracias por su contribución, pero su respuesta no responde a la pregunta "¿CÓMO determina el orden de los genes en una cadena de ADN el plan corporal".
¿Cómo determina la colinealidad de los genes HOX el plan corporal de un organismo?
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