Genes homeoticos en humanos

Genes homeoticos en humanos

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En la biología evolutiva del desarrollo, los genes homeóticos son genes que regulan el desarrollo de estructuras anatómicas en varios organismos como los equinodermos,[1] los insectos, los mamíferos y las plantas. Los genes homeóticos a menudo codifican proteínas de factores de transcripción, y estas proteínas afectan al desarrollo regulando las redes de genes que intervienen en el patrón corporal[2].

Las mutaciones en los genes homeóticos provocan el desplazamiento de partes del cuerpo (homeosis), como el crecimiento de las antenas en la parte posterior de la mosca en lugar de en la cabeza[3]. Las mutaciones que conducen al desarrollo de estructuras ectópicas suelen ser letales[4].

Existen varios subconjuntos de genes homeóticos. Entre ellos se encuentran muchos de los genes Hox y ParaHox que son importantes para la segmentación[5]. Los genes Hox se encuentran en animales bilaterales, incluida la Drosophila (en la que se descubrieron por primera vez) y los humanos. Los genes Hox son un subconjunto de los genes homeobox. Los genes Hox suelen conservarse entre especies, por lo que algunos de los genes Hox de Drosophila son homólogos a los de los humanos. En general, los genes Hox desempeñan un papel de regulación de la expresión de los genes, así como de ayuda al desarrollo y la asignación de estructuras específicas durante el crecimiento embrionario. Esto puede abarcar desde la segmentación en Drosophila hasta el desarrollo del sistema nervioso central (SNC) en los vertebrados[6]. Tanto Hox como ParaHox se agrupan como genes similares a HOX (HOXL), un subconjunto de la clase ANTP (llamada así por el gen de Drosophila, Antennapedia)[7].

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En la biología evolutiva del desarrollo, los genes homeóticos son genes que regulan el desarrollo de estructuras anatómicas en varios organismos como los equinodermos,[1] los insectos, los mamíferos y las plantas. Los genes homeóticos a menudo codifican proteínas de factores de transcripción, y estas proteínas afectan al desarrollo regulando las redes de genes que intervienen en el patrón corporal[2].

Las mutaciones en los genes homeóticos provocan el desplazamiento de partes del cuerpo (homeosis), como el crecimiento de las antenas en la parte posterior de la mosca en lugar de en la cabeza[3]. Las mutaciones que conducen al desarrollo de estructuras ectópicas suelen ser letales[4].

Existen varios subconjuntos de genes homeóticos. Entre ellos se encuentran muchos de los genes Hox y ParaHox que son importantes para la segmentación[5] Los genes Hox se encuentran en animales bilaterales, incluyendo la Drosophila (en la que se descubrieron por primera vez) y los humanos. Los genes Hox son un subconjunto de los genes homeobox. Los genes Hox suelen conservarse entre especies, por lo que algunos de los genes Hox de Drosophila son homólogos a los de los humanos. En general, los genes Hox desempeñan un papel de regulación de la expresión de los genes, así como de ayuda al desarrollo y la asignación de estructuras específicas durante el crecimiento embrionario. Esto puede abarcar desde la segmentación en Drosophila hasta el desarrollo del sistema nervioso central (SNC) en los vertebrados[6]. Tanto Hox como ParaHox se agrupan como genes similares a HOX (HOXL), un subconjunto de la clase ANTP (llamada así por el gen de Drosophila, Antennapedia)[7].

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Los genes homeobox son un grupo amplio y diverso de genes, muchos de los cuales desempeñan funciones importantes en el desarrollo embrionario de los animales. Cada vez más, los genes homeobox se comparan entre genomas en un intento de comprender la evolución del desarrollo animal. A pesar de su importancia, no se ha descrito previamente toda la diversidad de genes homeobox humanos.Resultados

Hemos identificado todos los genes homeobox y pseudogenes en las regiones eucromáticas del genoma humano, encontrando muchos genes y pseudogenes no anotados, incorrectamente anotados, sin nombre o mal clasificados. Describimos 300 loci homeobox humanos, que dividimos en 235 probables genes funcionales y 65 probables pseudogenes. Estos totales incluyen 3 genes con homeoboxes parciales y 13 pseudogenes que carecen de homeoboxes pero que se derivan claramente de genes homeobox. Estas cifras excluyen las secuencias homeobox repetitivas de DUX1 a DUX5, de las que identificamos 35 probables pseudogenes, con muchos más previstos en regiones heterocromáticas. Se ha establecido la nomenclatura de unos 40 loci que antes no tenían nombre, reflejando sus relaciones evolutivas con otros loci en humanos y otras especies, y se proponen revisiones de nomenclatura para unos 30 loci más. Utilizamos una clasificación que reconoce 11 “clases” de genes homeobox subdivididas en 102 “familias” de genes homeobox.Conclusión

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Los genes Hox codifican factores de transcripción y están conservados evolutivamente. Regulan una plétora de objetivos posteriores para definir el eje corporal anteroposterior (AP) de un embrión bilateriano en desarrollo. Los primeros trabajos sugirieron un posible papel de agrupación y ordenación de Hox para regular su expresión de forma espacialmente restringida a lo largo del eje AP. Sin embargo, la reciente disponibilidad de muchos ensamblajes de genomas de diferentes organismos descubrió varios ejemplos que desafían esta restricción. Con los recientes avances en genómica, la presente revisión analiza la disposición de Hox en varios organismos. Además, revisamos su descubrimiento y regulación en Drosophila melanogaster. También revisamos su regulación en diferentes artrópodos y vertebrados, con un enfoque significativo en la expresión de Hox en el crustáceo Parahyale hawaiensis. Cabe destacar que los cambios sutiles en los niveles de expresión de los genes Hox pueden contribuir al desarrollo de nuevas características en un organismo. Por lo tanto, nos adentramos en la distinta regulación de estos genes durante la formación del eje primario, la identidad de los segmentos y las funciones extraembrionarias, como la formación de los folículos pilosos o la regulación errónea que conduce al cáncer. Hacia el final de cada sección, destacamos las posibilidades de varios experimentos con diversos organismos, debido a los avances en el campo de la genómica y la ingeniería genómica basada en CRISPR. En general, presentamos una visión holística del funcionamiento de Hox en el mundo animal.