Rodrigo Ricardo

Papel de los genes homeóticos en el desarrollo de Drosophila

Publicado el 27 octubre, 2020

Genes Homeóticos

A mis hijas les encanta jugar con su Sra. Squash Head, ya sabes, ese juguete de calabaza de plástico en el que le das a la calabaza de plástico un par de ojos, una nariz roja funky y unos labios grandes que se besan. A veces, mi hijo mayor se saca los brazos de plástico de la cabeza y nos reímos, porque parece una tontería poner los brazos donde la Sra. Squash obviamente debería lucir una cola de caballo.

Ahora, hagamos la transición a una situación de la vida real que puede hacer que una desafortunada mosca de la fruta Drosophila se parezca a un juego de Ms. Squash. Los científicos saben mucho sobre el desarrollo animal gracias a la investigación con moscas. De hecho, encontrar moscas con patas saliendo de su cabeza donde deberían estar sus antenas ha ayudado a los científicos a identificar los genes que especifican el desarrollo estructural. En esta lección, aprenderemos sobre el grupo de genes que tienen este trabajo.

Recordará que hay tres categorías principales de genes en el desarrollo temprano de la mosca que se expresan en un momento y lugar específicos para modelar el plan corporal de la mosca de la fruta. Los genes de efecto materno se expresan primero. Estos son seguidos por los genes de segmentación , que incluyen los genes gap, los genes de reglas de pares y los genes de polaridad de segmento. Todos estos genes son pintura de imprimación para el próximo conjunto de productos genéticos que ayudarán a dar los toques finales a una mosca. Más adelante en el desarrollo de Drosophila , se expresan los genes homeóticos.

Junto con la expresión de otros genes de segmentación, los genes homeóticos controlan el desarrollo final de segmentos individuales en un embrión de Drosophila . Si bien los genes de segmentación establecerán los límites de los segmentos a lo largo del eje anterior a posterior de un embrión, son estos genes homeóticos los que harán avanzar la determinación final de estos segmentos en estructuras específicas como antenas o patas.

Genes HOX

Los genes HOX representan un gran número de genes homeóticos identificados. Una mosca mutante homeótica es un espectáculo muy extraño de contemplar. Por ejemplo, mientras que una mosca normal tiene los halterios que se ven a continuación para estabilizar su cuerpo, algunos mutantes homeóticos tienen alas donde deberían estar los halterios. Esto crea una mosca de cuatro alas. En nosotros, eso podría ser análogo a tener piernas saliendo de nuestras axilas. Otro ejemplo de un mutante homeótico podría tener patas donde deberían estar las antenas. Esto es similar a cuando mis chicas pusieron los apéndices equivocados en una Sra. Squash Head.


En algunas mutaciones, los halterios son reemplazados por alas.
imagen de mosca mostrando halteres

Hay múltiples genes HOX y se encuentran en un orden interesante en el genoma de la mosca. En realidad, se ubican en el orden en que se expresan a lo largo del embrión de mosca. Por ejemplo, como se ve en la imagen representativa de la expresión génica a continuación, el primer gen HOX en este locus génico se expresa en el lado anterior de la mosca, mientras que el segundo gen HOX en este locus génico se expresa en la siguiente porción de la mosca. . Además, estos genes del desarrollo se conservan a través de organismos superiores.


Imagen representativa de la expresión genética
expresión génica hox en mosca

Genes en el desarrollo de las moscas

Si damos un paso atrás para observar todos los genes involucrados en el desarrollo de las moscas, podemos comenzar a apreciar esta cascada de genes reguladores y productos genéticos que controlan el desarrollo. Los genes del efecto materno son, en esencia, los reguladores maestros del desarrollo que se establecen antes de que se fertilice un huevo de mosca. Estos genes configuran el eje anterior a posterior del huevo. A continuación, los genes de segmentación controlan los límites de los segmentos individuales, mientras que los genes homeóticos que hemos discutido ayudan a moldear la determinación final de estos segmentos.

Juntos, estos genes crean una cascada de genes reguladores cuyos productos incluyen factores de transcripción y factores de control de la traducción, así como moléculas de señalización. Lo importante que hay que recordar acerca de estos genes es que se expresan en un orden preciso, controlan el desarrollo de regiones específicas del embrión de mosca y que algunos controlan la expresión entre sí.

Los errores en este proceso resultarán en una reacción en cadena. Por ejemplo, un error en el desarrollo temprano puede afectar la expresión de genes que se expresan más tarde en el desarrollo. Es una reacción de dominó. Si se quita una ficha de dominó de la cadena, es posible que las fichas de dominó que caen no puedan completarse de principio a fin. Por lo menos, la sorprendente reacción que se suponía que iba a suceder podría no ser tan perfecta, con algunos fallos en el camino.

Resumen de la lección

Revisemos. Recuerde que los genes que controlan el desarrollo de las moscas se expresan en un orden preciso. Genes homeóticos encajan en este gen cascada de regulación de desarrollo de la mosca siguiendo la expresión de genes materno-efecto y genes de segmentación incluyendo genes GAP, genes par en reglas y genes polaridad de los segmentos. Los genes homeóticos controlan la determinación final de segmentos individuales en estructuras en un embrión de Drosophila . Un ejemplo de una mosca con una mutación genética homeótica sería una mosca que tiene segmentos que se desarrollan en patas en lugar de antenas. Los genes HOX son un gran grupo de genes homeóticos que se han identificado en el desarrollo de las moscas y que también participan en el desarrollo de organismos superiores.

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección, podrá:

  • Identificar el orden de expresión genética en el desarrollo de las moscas.
  • Explicar la expresión de genes homeóticos en moscas.
  • Proporcione un ejemplo de una mosca con una mutación genética homeótica
  • Definir genes HOX

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