ホメオティック遺伝子

ホメオティック遺伝子は、棘皮動物、^[1]、昆虫、哺乳類、植物など、さまざまな生物の解剖学的構造の発達を制御する遺伝子です。ホメオティック遺伝子は、多くの場合、転写因子タンパク質をコードしており、これらのタンパク質は、体のパターン形成に関与する下流の遺伝子ネットワークを制御することで発達に影響を与えます。^[2]

ホメオティック遺伝子の変異は、ハエの頭部ではなく後部に触角が成長するなど、体の一部がずれる（ホメオシス）原因となる。 ^[3] 異所性構造の発達につながる変異は通常致命的である。^[4]

種類

ホメオティック遺伝子にはいくつかのサブセットがあります。それらには、分節に重要なHox遺伝子とParaHox遺伝子の多くが含まれます。^{[5] Hox 遺伝子は、}ショウジョウバエ（最初に発見された）やヒトなど、両側性動物に見られます。 Hox 遺伝子はホメオボックス遺伝子のサブセットです。 Hox 遺伝子は種を超えて保存されていることが多いため、ショウジョウバエの Hox 遺伝子の一部はヒトの Hox 遺伝子と相同です。一般に、Hox 遺伝子は遺伝子の発現を制御する役割を果たすほか、胚の成長中に特定の構造の発達と割り当てを支援します。これは、ショウジョウバエの分節から脊椎動物の中枢神経系（CNS）の発達にまで及びます。 ^{[6] Hox と ParaHox はどちらも、ANTP クラス（}ショウジョウバエの遺伝子Antennapediaにちなんで名付けられました）のサブセットである HOX 様（HOXL）遺伝子としてグループ化されています。^[7]

また、花の発達のABCモデルに関与するMADSボックス含有遺伝子も含まれます。^[8]花を咲かせる植物以外にも、MADSボックスモチーフは昆虫、酵母、哺乳類などの他の生物にも存在します。花の発達、プロトオンコ遺伝子の転写、特定の細胞（筋細胞など）の遺伝子制御など、生物によってさまざまな機能を持っています。^[9]

これらの用語はよく互換的に使用されますが、すべてのホメオティック遺伝子が Hox 遺伝子であるわけではありません。MADS ボックス遺伝子はホメオティックですが、Hox 遺伝子ではありません。したがって、Hox 遺伝子はホメオティック遺伝子のサブセットです。

キイロショウジョウバエ

ホメオティック遺伝子に関して最もよく研究されているモデル生物の一つは、ショウジョウバエのキイロショウジョウバエである。そのホメオティックHox遺伝子は、エドワード・B・ルイスが発見したアンテナペディア複合体（ANT-C）またはビソラックス複合体（BX-C）のいずれかに存在する。^[10]各複合体は、異なる発達領域に焦点を当てている。アンテナペディア複合体は、プロボシペディアを含む5つの遺伝子で構成され、胚の前部発達に関与し、頭部と胸部を形成する。^[11]ビソラックス複合体は3つの主な遺伝子で構成され、胚の後部、すなわち腹部と胸部後部発達に関与する。^[12]

発生過程（胚の胚盤葉段階から始まる）において、これらの遺伝子は絶えず発現し、ハエの体のさまざまな部分に構造と役割を割り当てます。 ^[13]ショウジョウバエの場合、これらの遺伝子はFlybaseデータベースを使用して分析できます。

研究

さまざまな生物のホメオティック遺伝子について、分子の働きに関する基礎的な理解から、突然変異、ホメオティック遺伝子が人体に与える影響まで、多くの研究が行われてきました。ホメオティック遺伝子の発現レベルが変化すると、生物に悪影響を与える可能性があります。たとえば、ある研究では、病原性ファイトプラズマが顕花植物のホメオティック遺伝子の大幅な上方制御または下方制御を引き起こしました。これにより、矮小化、雌蕊の欠陥、色素減少、ほとんどの花器官での葉のような構造の発達など、深刻な表現型の変化が起こりました。^{[14]別の研究では、ホメオティック遺伝子}Cdx2が腫瘍抑制因子として機能することがわかりました。正常な発現レベルでは、この遺伝子は発がん物質にさらされたときに腫瘍形成と大腸がんを防ぎますが、 Cdx2の発現が不十分な場合、発がん物質が腫瘍の発生を引き起こしました。 ^[15]これらの研究は、他の多くの研究とともに、発達後もホメオティック遺伝子が重要であることを示しています。

参照

参考文献

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外部リンク

フライベース
ホメオティック遺伝子と体のパターン
NOVA-遺伝子スイッチ

[1] Popodi E, et al. (1996). 「ウニのHox遺伝子：祖先Hoxクラスターへの洞察」Mol. Biol. Evol . 13 (8): 1078–1086. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a025670 . PMID 8865662.

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