А Гомеозисные гены. Их значение, примеры регуляции

Гомеозисные гены - (регуляторные эмбриональные гены) определяют процессы роста и дифференцировки организма у растений и животных; мутации в них приводят к превращению одних органов в другие.(значение?)

Гомеозисные гены животных содержат участок (гомеобокс) почти одинаковый у всех видов (180 п.н. = 60 АК). Их называют Hox («хокс»)-гены (гомеобокс-содержащие гены).

Гомеозисные гены располагаются на одной или нескольких хромосомах, тесными группами (от 4-х (гребневики) до 48 (млекопитающие)), внутри которых сохраняется строгий порядок: «головные» гены впереди, «хвостовые» —сзади. Их функция состоит во «включении» или «выключении» других генов. (значение – и далее подчеркнуто) Линейный порядок генов внутри кластера соответствует времени или месту работы гена в ходе эмбрионального развития.

Хокс-гены найдены у всех исследованных организмов (в геномах гидр, пиявок, нематод, рыб, млекопитающих, амфибий, губок). Это древние гены, появившиеся >1000 млн лет назад. Усложнение строения организмов сопровождалось дупликацией и дивергенцией их функции.

Несмотря на разнообразие структуры цветка, его развитие контролируется консервативными гомеозисными генами.

Фолиарная (классическая) теория морфогенеза цветка И.В.Гете:

Презентации: Цветок – видоизмененный побег с укороченными междоузлиями. Органы цветка – преобразованные листья. Развил в трудах: (1790г.) «Опыт о метаморфозе растений»; (1810г.) «Учение о цветке».

Согласно классической, или фолиарной (от лат. folium – лист) концепции, высказанной еще И.В. Гёте (1790), поддержанной А.П. Декандоллем (1813) и другими исследователями, все элементы цветка представляют собой метаморфизированные листья. Поэтому цветок определяли как видоизмененный побег с ограниченным ростом, приспособленный для осуществления всех процессов, обеспечивающих семенное размножение растений.

Фенотип тройного мутанта – убедительное свидетельство в пользу фолиарной теории морфогенеза цветка Гете.

АВС-модель развития цветка:

АВС –модель – современная парадигма генетики развития. Согласно этой модели дифференциация органов цветка определяется работой 3 классов регулирующих генов: гены класса А отвечают за развитие чашелистиков, в сумме с генами класса В они определяют формирование лепестков, совместная работа генов класса В и С ведет к развитию тычинок, а гены С сами по себе контролируют появление пестика в центре цветка. Эти гены кодируют факторы транскрипции, которые вызывают специализацию тканей растения в процессе развития.

Впоследствии были добавлены еще два класса генов: гены класса D, которые отвечают за развитие завязи в цветке, мутации по этому гену приводят к развитию плодолистиков вместо завязи, а сверхэкспрессия этих генов - к формированию завязей вместо чашелистиков и лепестков; и гены класса E, которые контролируют идентичность трех внутренних кругов.

При нарушении работы этих генов одни части цветка превращаются в другие (тычинки в лепестки или лепестки в чашелистики). Модельным видом в этих исследованиях был арабидопсис, у которого был обнаружен ряд гомеозисных мутаций, при совместном действии некоторых из которых все части цветка превращались в листья.