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1. Genética del desarrollo embrionario
Los genes homeóticos son genes que ejercen el control maestro del desarrollo
embrionario ya que éstos que determinan la identidad de los segmentos o partes
individuales del embrión en sus etapas iniciales. La función normal de los genes
homeóticos consiste en conferir a la célula identidad espacial o posicional inequívoca en
el cuerpo. Estos genes indican a la célula si forma parte de la cabeza, del tórax o del
abdomen del individuo.
Los genes homeóticos se activan posteriormente a la expresión de otros genes
implicados en el desarrollo. En el caso de Drosophila melanogaster, en primer lugar se
expresan los genes de polaridad del huevo (genes de efecto materno), que determinan
los ejes anteroposterior y dorsoventral del huevo; después lo hacen los genes de
segmentación, que determinan el número y la organización de los segmentos del
cuerpo. Los productos de estos genes activan a los genes homeóticos que determinan la
identidad de cada segmento.
El término homeótico viene del griego homeo, que significa semejante. Los genes
homeóticos reciben este nombre porque tras sufrir una mutación adquieren la capacidad
de transformar un segmento de su cuerpo en una réplica de otro. Ejemplos típicos en
Drosophila melanogaster son las mutaciones Antennapedia y Bithorax. La primera
tiene como resultado la aparición de patas en lugar de las antenas; la segunda provoca la
transformación de los halterios en un par de alas adicional.
Aunque inicialmente se descubrieron en Drosophila melanogaster, los genes
homeóticos se han identificado en la mayoría de los seres vivos, incluidos los seres
humanos. En éstos, al igual que en el resto de los organismos, la mutaciones que afectan
a estos genes son responsables de la aparición de alteraciones en el desarrollo corporal.
Gen homeótico
Proteína con
homeodominio
El homeodominio
es un dominio de
unión al ADN
ADN unido a un factor de transcripción el cual
es una proteína con homeodominio.
Los genes homeóticos codifican proteínas (llamadas factores de transcripción) que se
unen al ADN y cuya función es activar a otros genes. Todos los genes homeóticos
contienen una secuencia muy conservada de 180 nucleótidos, llamada caja homeótica o
homeobox. Ésta se traduce en una región de 60 aminoácidos dentro de la proteína que
codifican, el llamado homeodominio, que permite la unión de esta proteína reguladora
a la doble hélice del ADN. Los genes homeóticos presentan ligamiento físico, es decir,
aparecen organizados en complejos o clusters dentro del mismo cromosoma. Muestran
colinealidad espacial, es decir, el orden que muestran en el cromosoma corresponde al
orden de expresión en el eje anteroposterior de animal. Los genes del extremo 3’ se
expresan en la parte anterior del animal, mientras que los situados en el extremo 5’ lo
hacen en la parte más posterior del mismo. Existe además colinealidad temporal: los
genes de un extremo del complejo se activan en primer lugar y la expresión de los genes
se inicia progresivamente a lo largo del cluster hasta que lo hacen los del extremo
opuesto.
Los genes Hox son un subgrupo de genes homeóticos encontrados en organismos
animales. Estos genes se organizan en los cromosomas en el mismo orden lineal anteroposterior que las regiones del embrión que ellos controlan. En humanos existen genes
Hox localizados en cuatro clusters que se encuentran los cromosomas 2, 7, 12 y 17. Al
igual que en Drosophila, las mutaciones en los genes homeóticos de humanos provocan
una serie de afecciones y síndromes.
Conservación
de la
organización
y patrones de
expresión de
genes Hox en
animales.
2. LOS FACTORES DE TRANSCRIPCION Y LA
ACTIVACION DE LOS GENES EN EL DESARROLLO
Un factor de transcripción es una proteína que participa en la regulación de la
transcripción del ADN, pero que no forma parte de la ARN polimerasa. Los factores de
transcripción pueden actuar reconociendo y uniéndose a secuencias concretas de ADN,
uniéndose a otros factores, o uniéndose directamente a la ARN polimerasa.
Los factores de transcripción reconocen y se unen a secuencias determinadas cerca del
sitio de iniciación de la transcripción y son generalmente específicos de cada clase de
genes. Son considerados los reguladores maestros de los genes.
RM1 y RM2
(REGULADORES
MAESTROS) ,
SON FACTORES
DE
TRANSCRIPCIÓN,
(proteínas que
inician la
transcripción de
un gen).
El tipo celular 1 contiene los productos de los genes A y B y el tipo celular 2
los productos de los genes C y D. Ambos tipos celulares contienen copias de
todos los genes. El RM1 se une a los sitios “U” y activa los genes que
contienen ese sitio. El RM2 se une a los sitios “N”. Las células de tipo 1
contienen RM1. Por lo tanto, todos los genes con sitios promotores “U” son
activados. Como carecen de RM2, los genes con regiones promotoras con
sitios “N” no son activados. Para el tipo celular 2 se produce la situación
inversa.