Homöobox

Homöobox-Gene (Homeobox) oder Masterboxgene sind Gene, die die Aktivität zahlreicher anderer, funktionell zusammenhängender Gene im Zuge der Ontogenese, speziell der Morphogenese (Entwicklung von morphologischen / anatomischen Merkmalen) von Embryonen beeinflussen.

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Gene, die eine Homöobox enthalten, und in Gruppen angeordnet vorliegen, werden bei Wirbeltieren wie den Menschen Hox-Gene, bei Gliedertieren wie den Insekten Hom-Gene oder Homöotische Gene genannt. Sie bilden die Hox-Gen-Familie.

Eine Homöobox selbst als charakteristischer Bestandteil dieser Gene ist um 180 Basenpaare lang. Sie codiert für eine Protein-Domäne (die Homöodomäne), die sich an DNA binden kann. Die Homöobox-Gene codieren für Transkriptionsfaktoren, die typischerweise eine ganze Kaskade anderer funktionell zusammenhängender Gene an- und abschalten, zum Beispiel solche Gene, die zur Ausbildung eines Beines beitragen. Dabei bindet sich die Homöodomäne selbst unspezifisch an verschiedene DNA-Sequenzen. Die Spezifität der Bindung an bestimmte DNA-Sequenzen wird durch andere Teile des Transkriptionsfaktors bewerkstelligt.

Mutationen in Hox-Genen können zu überzähligen Beinen (zum Beispiel anstelle von Antennen) führen. Sie können so Hinweise auf die Homologie bestimmter Organe geben. Meist allerdings bewirken Mutationen eine so starke Entwicklungsstörung, dass die betroffenen Embryonen absterben.

Hox-Gene wurden zuerst in der Taufliege Drosophila melanogaster entdeckt, später in vielen verschiedenen Arten, von anderen Insekten bis zu Reptilien und Säugetieren. Selbst einzellige Hefen verfügen über vergleichbare Gene. Dies legt nahe, dass diese Genfamilie sehr früh in der Evolution der Eukaryonten auftrat. Daher werden die Sequenzen von Hox-Genen auch gerne für die Bestimmung von Verwandtschaften für die Systematik benutzt.

Die bekanntesten Cluster von Hox-Genen bei Drosophila sind:

• der Antennapedia-Komplex(ANT-C); er kontrolliert die Ausbildung des Kopfes und der vorderen Brustsegmente; es umfasst ca. 100.000 Basenpare (100 kBp); ANT-C besteht aus den Genabschnitten
  • labial
  • proboscidea
  • deformed
  • Sex combs reduced
  • Antennapedia

• der Bithorax-Komplex (BX-C); er beeinflusst die hinteren Brustsegmente sowie den Hinterleib. Dieser Komplex ist mit 300 kBp noch deutlich länger als ANT-C; BX-C besteht aus den Genabschnitten
  • Ultrabithorax
  • Abdominal-A
  • Abdominal-B

Siehe auch: Genexpression