Geni omeotici (Drosophila)

Geni omeotici

I geni omeotici regolano lo sviluppo antero-posteriore dell’embrione. È segmentale, ovvero procede per successione di segmenti successivi lungo l’asse. Inoltre, sono geni simili tra loro associati allo stesso locus genetico, tutti in fila uno rispetto all’altro. In questo modo vengono espressi in successione temporale, in modo da coordinare lo sviluppo nel tempo, rispetto ai vari segmenti dell’embrione. Dall’analisi di questi geni è stato formulato il codice HOX che regola lo sviluppo dell’asse antero-posteriore.

Differenze tra Drosophila e mammiferi

In Drosophila questi geni prendono il nome in base al fenotipo che genera il gene mutato. Nei mammiferi, l’aumentata complessità dell’organismo ha portato alla replicazione di questo locus: esistono 4 loci HOX diversi per i geni omeotici ortologhi a quelli di Drosophila. Questi geni all’interno dei loci sono disposti in un ordine preciso, ma nei diversi loci il numero dei geni non è conservato e varia. Alcuni di questi geni, nei diversi loci, sono paraloghi, ossia geni che si sono duplicati, molto simili tra loro e che svolgono funzioni simili.

I primi geni del locus sono espressi molto precocemente, perché vengono espressi in ordine; i vari paraloghi sono espressi contemporaneamente. Inoltre, i geni espressi prima, verranno espressi in una regione più anteriore del corpo. Perché vengono espressi secondo gradiente. La specificità regionale e temporale dipende dall’espressione combinata dei geni omeotici.

Geni omeotici e acido retinoico (AR)

Le linee di sviluppo principali lungo l’asse antero-posteriore sono determinate dalle concentrazioni di acido retinoico. L’acido retinoico è secreto dalle regioni del labbro dorsale del blastoporo secondo un gradiente, in modo da accumularsi nelle regioni posteriori dell’embrione. Le cellule che si trovano in presenza di alte concentrazioni di AR sono cellule che hanno una bassa risposta all’AR. Nelle regioni anteriori, anche basse concentrazioni di AR riescono ad attivare i geni omeotici: per questo motivo si attivano per primi, perché sono più sensibili; mentre i geni posteriori hanno bisogno che si accumulino alte concentrazioni di AR per attivarsi.

Analisi sperimentali del codice HOX

Esperimenti Knock-out

Attraverso la tecnologia Knock-out sono stati studiati questi geni, che a turno venivano disattivati. Inattivando il gene non si forma quel particolare segmento, oppure si forma con caratteristiche fenotipiche particolari. Per il gene Hoxa-3, un gene espresso piuttosto precocemente in una regione anteriore, la terza tasca faringea e il quarto arco non si formano.

In seguito sono stati...