Hox遺伝子は、身体構造の開発を規制する責任がある大きな遺伝子ファミリーです。それらはすべての後生動物および植物や動物などの他の系統で発見されています。したがって、それらは進化的に非常に保存されているという特徴があります。
これらの遺伝子は次のように機能します：それらは、発達の初期段階から個人の特定の領域で発現される転写因子-DNAと相互作用できるタンパク質-をコードします。このDNA結合シーケンスは、ホメオボックスと呼ばれます。
出典：アントニオケサダディアス、ウィキメディアコモンズ経由
この分野での約30年の研究により、科学者はさまざまな系統を研究し、これらの遺伝子の発現パターンは体軸の局所化と強く関連していると結論づけています。
この証拠は、Hox遺伝子が生物、特にビラテリアの身体計画の進化に不可欠な役割を果たしていることを示唆しています。したがって、Hox遺伝子は、分子の観点から、動物形態の壮大な多様性を説明することを可能にしました。
私たち人間には39のHox遺伝子があります。これらは、7p15、17q21.2、12q13および2q31の異なる染色体上にある4つのクラスターまたはグループにグループ化されます。
発見
Hox遺伝子の発見は、進化および発生生物学における画期的な出来事でした。これらの遺伝子はショウジョウバエのショウジョウバエにおける2つの重要な変異の観察のおかげで70年代から80年代の間に発見されました。
突然変異の1つであるアンテナペディアは、触角を脚に変換しますが、ビタラックスの突然変異は、ホルター目（変形した構造、翼のある昆虫に典型的なもの）を別の翼のペアに変換します。
見てわかるように、Hox遺伝子に変異がある場合、この結果は非常に劇的です。そして、ショウジョウバエのように、変化は間違った場所に構造の形成をもたらします。
Hox遺伝子が発見される前は、ほとんどの生物学者は、形態学的多様性はDNAレベルの多様性によって支えられていると信じていました。たとえば、クジラとハチドリの間の明らかな違いは、遺伝的用語に反映されなければならないと仮定することは論理的でした。
Hox遺伝子の出現により、この考え方は完全に変わり、生物学の新しいパラダイムに変わりました。後生動物の個体発生を統合する遺伝的発達の一般的な経路です。
Hox遺伝子とは何ですか？
Hox遺伝子の概念を定義する前に、遺伝子とは何か、どのように機能するかを知ることが不可欠です。遺伝子とは、メッセージが表現型で表現されるDNA配列です。
DNAのメッセージはヌクレオチドで書かれ、場合によってはこれらがメッセンジャーRNAに渡され、これがリボソームによってアミノ酸のシーケンス、つまりタンパク質の構造「構成要素」に翻訳されます。
Hox遺伝子はホメオティック遺伝子の最もよく知られたクラスであり、その機能は身体構造の特定のパターンを制御することです。これらは、動物の前後軸に沿ったセグメントのアイデンティティの制御を担当しています。
それらは、DNA分子と相互作用できる特定のアミノ酸配列を持つタンパク質をコードする単一の遺伝子ファミリーに属します。
これは、ホメオボックスという用語が遺伝子のこのセクションを説明するために由来するところですが、タンパク質ではホメオドメインと呼ばれます。ホメオボックス配列には180塩基対の配列があり、これらのドメインは異なるフィラの間で進化的に高度に保存されています。
このDNAとの相互作用のおかげで、Hox遺伝子は他の遺伝子の転写を調節することができます。
用語
これらの形態学的機能に関与する遺伝子は、ホメオティック遺伝子座と呼ばれています。動物界では、最も重要なものはHOM座（無脊椎動物）とHox座（脊椎動物）として知られています。ただし、それらは一般にHox遺伝子座として知られています。
特徴
Hox遺伝子には一連の非常に独特で興味深い特徴があります。これらの重要な側面は、その機能と進化生物学におけるその潜在的な役割を理解するのに役立ちます。
これらの遺伝子は「遺伝子複合体」に編成されます。つまり、それらは染色体上で互いに近接しています-空間的な位置に関して。
2番目の特性は、DNAシーケンス内の遺伝子の順序と胚内のこれらの遺伝子産物の前後の位置との間に存在する驚くべき相関関係です。文字通り「前進する」遺伝子はその位置にあります。
同様に、空間的な共線性に加えて、時間的な相関があります。3 '末端に位置する遺伝子は、さらに後ろに見られるものと比較して、個人の発達の初期に発生します。
Hox遺伝子は、ANTPと呼ばれるクラスに属し、これにはParaHox遺伝子（これらに関連）、NK遺伝子なども含まれます。
遺伝子の進化
ANTPクラスの遺伝子は後生動物のものではありませんでした。この動物グループの進化的発達において、ポリファーは最初に分離したグループであり、次に刺胞動物が続きました。これらの2つの系統は、二国間関係の2つの基本グループを表しています。
有名なスポンジであるAmphimedon queenslandicaで行われた遺伝分析-その名声は神経系の遺伝子によるものです-このpoiferousにはNKタイプの遺伝子がいくつかありますが、HoxまたはParaHox遺伝子はありません。
このようなHox遺伝子は、前述の特性を満たす刺胞動物では報告されていません。ただし、Hoxのような遺伝子があります。
一方、無脊椎動物にはHox遺伝子のクラスターが1つありますが、脊椎動物には複数のコピーがあります。この事実は非常に重要であり、グループの進化に関する理論の発展に影響を与えてきました。
脊椎動物の起源
この側面の古典的な見方は、ヒトゲノムの4つの遺伝子クラスターは、ゲノム全体の2回の複製のおかげで発生したと主張しています。しかし、新しいシーケンス技術の開発は理論に疑問を投げかけています。
新しい証拠は、このグループで今日観察される多数のHox遺伝子を達成した小規模イベント（セグメントの重複、遺伝子の個別の重複および転座）に関連する仮説を支持しています。
参考文献
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