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Genes homeóticos

Los genes homeóticos son genes que participan en el desarrollo de los organismos y que determinan la identidad de los segmentos o partes individuales del embrión en sus etapas iniciales. La función normal de los genes homeóticos consiste en conferir a la célula identidad espacial o posicional inequívoca en diferentes regiones a lo largo del eje anteroposterior del cuerpo. Estos genes indican a la célula si forma parte de la cabeza, del tórax o del torso del individuo.

Mutación Antennapedia de Drosophila melanogaster.

Los genes homeóticos se activan posteriormente a la expresión de otros genes implicados en el desarrollo. En el caso de Drosophila melanogaster, en primer lugar se expresan los genes de polaridad del huevo, que determinan los ejes anteroposterior y dorsoventral del huevo; después lo hacen los genes de segmentación, que determinan el número y la organización de los segmentos del cuerpo. Los productos de estos genes activan a los genes homeóticos que determinan la identidad de cada segmento.

El término homeótico viene del griego homeo, que significa semejante. Los genes homeóticos reciben este nombre porque tras sufrir una mutación adquieren la capacidad de transformar un segmento de su cuerpo en una réplica de otro. Ejemplos típicos en Drosophila melanogaster son las mutaciones Antennapedia y Bithorax. La primera tiene como resultado la aparición de patas en lugar de las antenas; la segunda provoca la repetición del segmento del tórax, obteniendo dos tórax con sus respectivas alas y respectivos halterios.

Aunque inicialmente se descubrieron en Drosophila melanogaster, los genes homeóticos se han identificado en la mayoría de los seres vivos, incluidos los seres humanos. En estos, al igual que en el resto de los organismos, la mutaciones que afectan a estos genes son responsables de la aparición de alteraciones en el desarrollo corporal.

Los genes homeóticos codifican proteínas que se unen al ADN y cuya función es activar a otros genes. Todos contienen una secuencia muy conservada de 180 nucleótidos, llamada caja homeótica. Esta se traduce en una región de 60 aminoácidos dentro de la proteína que codifican, el llamado homeodominio, que permite la unión de esta proteína reguladora a la doble hélice del ADN. Los genes homeóticos presentan ligamiento físico, es decir, aparecen organizados en complejos o clusters dentro del mismo cromosoma. Muestran colinealidad espacial, es decir, el orden que muestran en el cromosoma corresponde al orden de expresión en el eje anteroposterior de animal. Los genes del extremo 3’ se expresan en la parte anterior del animal, mientras que los situados en el extremo 5’ lo hacen en la parte más posterior del mismo. Existe además colinealidad temporal: los genes de un extremo del complejo se activan en primer lugar y la expresión de los genes se inicia progresivamente a lo largo del cluster hasta que lo hacen los del extremo opuesto.

Hasta el momento se han identificado distintos tipos de genes con caja homeótica: los genes Hox, los genes ParaHox y los genes NK. En vegetales se han localizado genes homeóticos como los genes con cajas MADS de Arabidopsis que controlan el desarrollo floral.

Aspectos históricos

Las mutaciones homeóticas se identificaron por primera vez en 1894 cuando William Bateson observó que en ocasiones las partes florales de las plantas aparecían en lugares equivocados. Encontró flores en las que los estambres crecían en el lugar donde solían hacerlo los pétalos.

En 1918 Harrison realizó trasplantes de fragmentos de mesodermo de néurulas de anfibios. Si se trasplantaba mesodermo de la región de los miembros anteriores, el receptor desarrollaba un miembro anterior supernumerario. Harrison observó que si bien el mesodermo tenía en esos embriones la apariencia de una capa uniforme, las células ya sabían de algún modo a qué parte del cuerpo pertenecían.

Tras Harrison numerosos investigadores establecieron con experimentos similares que el mesodermo constituye la capa celular crucial que especifica qué extremo del embrión es la cabeza y cuál es la cola. El mesodermo de la néurula de anfibios se cartografió o subdividió en campos morfogenéticos para varios órganos: branquias, balancines, miembros anteriores, miembros posteriores, cola, etc.

En 1923 Bridges y Morgan aislaron en Drosophila melanogaster un mutante con cuatro alas, llamado Bithorax, demostrando así que las transformaciones homeóticas tenían una base genética. En 1948 Edward B. Lewis descubrió que las transformaciones homeóticas podían deberse a mutaciones en genes individuales, aun cuando se hubieran necesitados cientos de genes activos para desarrollar las alas y las patas en su ubicación anormal. Por consiguiente, era razonable suponer que las mutaciones afectaban a genes rectores que dirigían la actividad de varios genes subordinados.

Lewis descubrió que el par extra de alas en los mutantes era debido a la duplicación de un segmento del cuerpo, el segundo segmento torácico. La inactividad del primer gen del complejo Bithorax en el segmento apropiado larvario hacía que otros genes homeóticos formaran alas en lugar de halterios.

A finales de la década de 1970 Nüsslein-Volhard y Wieschaus secuenciaron los genes homeóticos que controlan el desarrollo del cuerpo de la mosca de la fruta. Observaron que en cada uno de estos genes había una segmento de 180 pares de bases virtualmente idéntico. Esta secuencia proteica se une al ADN y activa el proceso de la transcripción. Mediante el control de la transcripción los genes homeóticos activan del crecimiento y desarrollo de las células.

En 1983 Gehring y William J. McGinnis descubrieron que el gen Antennapedia contenía una secuencia de ADN que se encontraba también en otro gen rector del desarrollo. Esta secuencia se utilizó como sonda para localizar otros genes que contuvieran la misma región aislando, de este modo, otros genes homeóticos. McGinnis descubrió que esta región conservada de ADN también se encuentra en otros invertebrados a la que se denominó homeobox o caja homeótica.

Lewis había observado en Drosophila que los genes homeóticos se encuentran ordenados en los cromosomas agrupados en complejos. Robb Krumlauf y Denis Duboule demostraron que estos genes están dispuestos en un orden preciso en el cromosoma y que este orden se corresponde con el lugar de expresión de los genes en el embrión. Los genes situados en un extremo se expresaban en las regiones anteriores del cuerpo mientras que los situados en el extremo opuesto lo hacían en la región posterior.

En 1995 Lewis, Nüsslein-Volhard y Wieschaus recibieron el premio Nobel[1]​ por sus trabajos sobre los genes homeóticos.

Estructura y función de los genes homeóticos

Los genes homeóticos aparecen agrupados en complejos (clusters) y codifican proteínas reguladoras que se unen al ADN. Todos ellos tienen una secuencia constante de 180 nucleótidos que en su conjunto se denomina caja homeótica (homeobox). Estas secuencias también se han encontrado en genes de segmentación y en otros que regulan el desarrollo espacial.

 
Estructura de una proteína con homeodominio. La hélice alfa 3 se une específicamente al ADN.

Las proteínas que codifican estos genes tienen una región variable cuya secuencia de aminoácidos varía mucho de una especie a otra y una región altamente conservada a lo largo de la evolución en los organismos pluricelulares constituida por 60 aminoácidos y denominada homeodominio. Éste está codificado por la caja homeótica. Estas proteínas actúan como factores de transcripción y tienen la capacidad de unirse a secuencias reguladoras de otros genes como son los intensificadores o enhancers. Los homeodominios se estructuran en varios segmentos helicoidales, de los cuales uno de ellos, la hélice 3, se une al surco mayor del ADN.

 
Unión del homeodominio de la proteína Antennapedia a la molécula de ADN.

Una característica importante de los genes homeóticos es su ligamiento físico. Suelen estar agrupados en el mismo cromosoma formando complejos. A lo largo de la evolución, estos genes han permanecido generalmente agrupados, ya que esta agrupación es esencial para el desarrollo. Estos genes muestran el fenómeno de la colinealidad espacial, es decir, que además de estar en el mismo cromosoma, su orden en el mismo corresponde al orden de expresión en el eje anteroposterior de animal. Los genes del extremo 5’ se expresan en la parte más posterior del animal, mientras que los del extremo 3’ lo hacen en la parte más anterior del animal. También existe una colinealidad temporal. En la mayoría de los animales, los genes de un extremo del complejo se activan en primer lugar y la expresión de los genes se inicia progresivamente a lo largo del complejo hasta que lo hacen los del extremo opuesto.

Los genes homeóticos se encuentran en todas las células del organismo pero solo se manifiestan en determinadas regiones del embrión. Cuando en una determinada zona no se expresa un gen, las células embrionarias experimentan una transformación homeótica, debida a que lo hace otro gen homeótico activo en esas células y que puede reemplazarle con su propia información posicional. Esto sucede, por ejemplo, en la mutación Bithorax de Drosophila. Las mutaciones que hacen que se exprese un gen homeótico en una posición incorrecta provocan también la aparición de transformaciones homeóticas. Así se originan la mutación antennapedia en las moscas adultas, cuando se activa este gen en la cabeza, lugar en el que este gen debe estar inactivo.

Genes Hox en diversos organismos modelo

Genes Hox en Drosophila melanogaster

 
Complejo homeótico de Drosophila melanogaster.

Los genes homeóticos en Drosophila melanogaster están agrupados en dos complejos situados en un mismo cromosoma, el cromosoma 3. El primero de ellos es el complejo Antennapedia que regula el desarrollo de la cabeza y de los segmentos torácicos anteriores de la mosca adulta. El segundo es el complejo Bithorax que incluye genes que regulan los segmentos abdominales y torácicos posteriores de la mosca adulta. Ambos están separados por aproximadamente 8 megabases. Al conjunto de estos dos complejos se denominó inicialmente complejo HOM-C. La separación del complejo homeótico de Drosophila en estos dos segmentos es una condición adquirida para la mosca de la fruta ya que insectos de constitución más simple tienen un cluster intacto, como sucede en Schistocerca, Tribolium o Anopheles.

El complejo Antennapedia consta de cinco genes: Labial (lab), Proboscipedia (pb), Deformado (dfd), Comba sexual reducida (Scr) y Antennapedia (Antp). Los genes homeóticos del complejo Bithorax son tres: Ultrabithorax (Ubx), Abdominal-A (Abd-A) y Abdominal B (Abd-B).

El orden de estos genes refleja su orden de expresión en el cuerpo de la mosca. En el extremo 3’ de la cadena de ADN se encuentra el gen Labial, y se expresa en la cabeza. El gen situado más a la derecha, el Abdominal-B se expresa al final del abdomen de la mosca. Mientras la colinealidad espacial es evidente, la temporal no es aparente puesto que los genes Hox de la mosca se activan casi simultáneamente durante la etapa de blastodermo y la embriogénesis es muy rápida.

Caenorhabditis elegans fue el primer organismo pluricelular al que se le secuenció completamente el genoma. Posee seis pares de cromosomas. En este nematodo se han encontrado seis genes Hox. Representan un grupo reducido de genes Hox que resulta de pérdidas de genes dentro del linaje de los nematodos. Los seis genes de C. elegans no existen como un cluster contiguo. Hay tres pares de genes distribuidos en un fragmento de 6,5 Mb con numerosos genes no homeóticos entre ellos.

Genes Hox en Branchiostoma (Anfioxo)

Branchiostoma es un pariente primitivo de los vertebrados. Posee solo 14 genes Hox en un solo cluster. La organización genómica de este único complejo es similar a la que presenta la mayoría de los vertebrados, como sucede con los cuatro complejos Hox que muestran los mamíferos. Contiene al menos los diez primeros grupos homólogos de los genes Hox de los vertebrados en una disposición colineal. Esta organización es compatible con la idea que Branchiostoma es un representante vivo de un estadio intermedio crítico en la evolución de los complejos Hox. Branchiostoma tiene un gen Hox extra, el AmphiHox14m que no tiene su contrapartida en vertebrados.

Genes Hox en Mus musculus

El ratón (Mus musculus) tiene cuatro complejos de genes Hox llamados HoxA, HoxB, HoxC y HoxD. Estos se localizan en distintos cromosomas, concretamente, los cromosomas 6, 11, 15 y 4. Estos genes Hox son homólogos a los de Drosophila, y al igual que en esta, se agrupan en localizaciones concretas en orden 3’- 5’ dentro de los cromosomas, lo que indican un orden de expresión de anterior a posterior. Existen más genes Hox en el extremo 5’ en el ratón que en Drosophila. Esto es debido a que las moscas no poseen nada homólogo a una cola de cordado.

Para el desarrollo apropiado de los distintos segmentos en el ratón es necesaria la combinación de los productos de los genes Hox de cada uno de los cuatro complejos. Esto explica por qué las mutaciones homeóticas en los vertebrados son tan difíciles de ver. Mientras que en las moscas cuando un gen se muta da un efecto observable, en el ratón se debe eliminar simultáneamente de dos a cuatro genes para conseguir una transformación homeótica completa similar.

Genes ParaHox

El complejo ParaHox se originó a partir de la duplicación y la evolución posterior de genes Hox. Se considera parálogo de este complejo y se halla restringido a cefalocordados y vertebrados.

El complejo ParaHox posee tres genes que están muy ligados en el genoma de Branchiostoma. Se descubrieron en esta especie y se han localizado en mamíferos. Estos son Cdx (homeobox tipo caudal), Gsh (genomic screened homebox) y Xlox/lpf1 (Xenopus laevis homeobox 8/insuline promotor factor 1). Estos genes presentan tanto colinealidad espacial como temporal. Sin embargo, la colinearidad temporal está invertida con respecto al cluster Hox, es decir, el gen Cdx posterior se activa en primer lugar en el endodermo posterior, seguidos del Xlox y el Gsh.

Los productos de los genes ParaHox se encuentran principalmente en los tejidos derivados del endodermo. En vertebrados, los genes Cdx están expresados en la región más caudal del embrión y Cdx1 y Cdx2/3 son importantes en procesos tempranos de morfogénesis intestinal. El gen Parahox central Xlox/lpf1 también se expresa en el endodermo de los cordados. Es crucial durante el desarrollo embrionario y para la diferenciación del páncreas endocrino y del duodeno anterior.

Genes NK

En 1989 Kim y Niremberg describieron utilizando una sonda con desoxirribonucleótidos que codificaban un homeodominio la presencia de cuatro nuevos genes homeóticos en Drosophila melanogaster a los que, en conjunto, denominaron con la inicial de sus nombre. Tres de ellos, NK1, NK3 Y NK4, se localizan en el cromosoma 3, mientras que el gen NK2 está situado en el cromosoma 1. Posteriormente estos genes fueron renombrados para reflejar los alelos mutados que representaban. A NK1 se llamó slouch; a NK2 se le llamó vnd (ventral nervous system defective); a NK3, bap (bagpipe) y a NK4, msh2 (muscle-specific homeobox 2) o tin (tinman, nombre tomado del hombre de hojalata sin corazón de El mago de Oz) dado que este último controla el desarrollo del corazón en Drosophila y en mamíferos. Posteriormente se aislaron más genes NK hasta llegar a un total de nueve. Los restantes se denominaron NK5, Lbe, Lbl, Msx y Tlx. En Drosophila, seis de estos genes (tin, bap, lbl, lbe, C15 y slou) se encuentran físicamente agrupados en un fragmento de 180 Kb.

Los genes NK tienen sus ortólogos en cordados. Se han identificado genes NK en el anfioxo y en vertebrados aunque están separados en el genoma. En la especie humana también aparecen genes NK relacionados con los de Drosophila. Así, los genes humanos NKX3.1 y NKX3.2 son ortólogos del gen bap y los genes LBX1 y LBX2 son ortólogos del gen ladybird y los genes NKX2.3, NKX2.5 y NKX2.6 lo son del tin de la mosca de la fruta.

En los genes NK el patrón evolutivo ha sido diferente al de los complejos de genes Hox y ParaHox. Mientras estos últimos se han mantenido agrupados en el anfioxo y en los vertebrados, en Drosophila se han separado. Por el contrario, los NK han permanecido agrupados en la mosca y se han separado en los otros organismos.

Evolución de los genes homeóticos en animales

Con respecto al origen de los genes homeóticos se ha propuesto que al comienzo de la evolución de los metazoos hubo un gen homeobox fundador llamado ProtoANTP o Protoantennapedia que por cisduplicación (duplicaciones que dan lugar a dos genes situados sobre el mismo cromosoma, uno a continuación del otro) dio lugar a dos genes, el Protohox y el ProtoNK. Cada uno sufrió sucesivas amplificaciones por cisduplicación dando lugar a un megacomplejo que al final se fragmentó en los tres complejos; Hox, ParaHox y NK. Este megacomplejo debió estar ya presente antes de la separación de cnidarios y organismos con simetría bilateral.

El complejo ParaHox habría surgido de una duplicación del ProtoHox, probablemente con cuatro genes, de los que se perdería uno en el complejo ParaHox. Este cluster no habría aumentado de tamaño o incluso habría desaparecido en muchos linajes a lo largo de la evolución. Otra hipótesis señala que el complejo ProtoHox pudo ser más pequeño, con solo dos o tres genes. El complejo Hox ha mantenido su integridad, mientras que los ParaHox y NK se han mantenido agrupados solo en algunos linajes.

 
Origen y evolución de los principales grupos de genes homeóticos.

Jordi Garcia-Fernàndez ha propuesto que es posible que la formación de estos tres complejos hubiera estado ligada al origen de las tres hojas blastodérmicas que desarrollan diferentes especificidades funcionales: ectodermo para el recubrimiento corporal y las funciones de relación en los sentidos y el sistema nervioso; el endodermo para el procesamiento del alimento y el mesodermo para la locomoción, circulación, excreción, etc. Así los genes Hox se expresan sobre todo en el ectodermo y neuroectodermo, contribuyendo al desarrollo del sistema nervioso central de los vertebrados. Los genes del complejo NK contribuyen a establecer patrones en el mesodermo, especialmente en Drosophila y son fundamentales para el desarrollo del corazón en los vertebrados. Por último, los genes ParaHox se expresan sobre todo en el endodermo posterior y medio. Considerando los genes Hox, es probable que los metazoos más primitivos tuvieran solo cuatro genes en este complejo. En los cnidarios solo hay dos genes. Por sucesivas cisduplicaciones de los cuatro genes primitivos se originaría el patrón probablemente compartido por los bilaterales primitivos, de los que se originaron protóstomos y deuteróstomos. Este patrón consistiría en un número variable de genes Hox comprendido entre 7 y 9, número que se estabiliza en 8 en la mayor parte de los protóstomos. En los deuteróstomos este número se habría expandido hasta 12 o 14.

En invertebrados hay un solo complejo Hox, que en Drosophila se encuentra dividido en dos, el Antennapedia y el Bithorax. Se supone que el antepasado común de todos los cordados debía de tener un cluster único también.

El cluster inicial del antepasado de los cordados pudo tener 13 genes. Esta arquitectura está aún presente en el cefalocordado Branchiostoma (anfioxo). En vertebrados, este complejo ha podido sufrir una serie de transduplicaciones (duplicaciones que dan lugar a conjuntos de genes situados en distintos cromosomas) hasta dar lugar a los cuatro complejos que los caracterizan, el HoxA, HoxB, HoxC y HoxD. Estos podrían haber tenido un máximo de 52 genes, de los que se habrían perdido algunos. Así en los mamíferos hay solo 39 genes. En los peces teleósteos se han producido aún más transduplicaciones, llegando a la cifra de 14 complejos.

Diversos estudios muestran que el complejo D es el más antiguo; aparecería después del A, mientras que los B y C son los más modernos. Estas transduplicaciones se habrían producido de modo paralelo a cómo ha tenido lugar el incremento en la complejidad del plan corporal durante la evolución de los vertebrados.

Genes homeóticos en plantas: las cajas MADS

Al igual que en los animales, los genes homeóticos también juegan un papel fundamental en el desarrollo de las plantas. Los cambios homeóticos fueron estudiadas en Arabidopsis por Meyerowitz y colaboradores quienes observaron mutaciones en estas plantas que afectaban a la estructura de la flor.

La forma silvestre de esta planta posee cuatro sépalos, cuatro pétalos blancos, seis estambres (cuatro largos y dos más cortos) y dos carpelos fusionados. Los mutantes de clase A tenían carpelos en lugar de sépalos y estambres en lugar de pétalos; los otros verticilos eran normales. Los mutantes de clase B tenían sépalos en el primero y segundo verticilo y carpelos en el tercero y el cuarto. El grupo C tenían sépalos y pétalos en su posición normal, y pétalos en el tercero y sépalos en el cuarto.

Meyerowitz y colaboradores concluyeron que cada clase de mutantes carecía del producto de un gen o de un grupo de genes necesarios para el desarrollo adecuado de la flor. Los mutantes de la clase A carecían de la actividad de los genes A; los de clase B de los genes B y los de clase C de los genes C. De modo semejante a como los genes homeóticos de los animales se expresaban en distintos segmentos, propusieron que los genes de clase A tenían actividad en el primer y el segundo verticilos, los B en el segundo y el tercero y los C en el tercero y el cuarto. Los productos de los genes A hacían que el primer verticilo se diferenciase a sépalos. Los productos de los genes de clase A junto con los B hacían que el segundo verticilo se diferenciara a pétalos. Los genes C y B inducían al tercer verticilo a formar estambres. Los genes C hacían que el cuarto verticilo formara carpelos.

En estudios posteriores se aislaron los genes de cada clase. Hay dos genes de clase A (APETALA 1 y APETALA 2), dos de clase B (APETALA 3 y PISCILATA) y uno de clase C (AGAMOUS). La clonación y secuenciación de estos genes demostró que son genes que funcionan como factores de transcripción cuyos productos afectan a la expresión de otros. Estos contienen unas secuencias específicas, las denominadas cajas MADS, que tienen un papel similar al de las cajas homeóticas de los animales, aunque ambos grupos de genes no son homólogos.

Los genes homeóticos de las plantas regulan el desarrollo de las estructuras de las flores, donde controlan la transición del crecimiento vegetativo al generativo y determinan la identidad del meristemo en la inflorescencia. Los productos de las distintas clases de genes homeóticos interactúan para determinar la formación de los cuatro verticilos que constituyen la flor completa.

Genes homeóticos en el ser humano. Enfermedades

En humanos existen 39 genes Hox localizados en cuatro clusters que se encuentran los cromosomas 2, 7, 12 y 17. Al igual que en Drosophila, las mutaciones en los genes homeóticos de humanos provocan una serie de afecciones y síndromes que se describirán a continuación.

Hipervitaminosis A durante el embarazo

La vitamina A causa la expresión de los genes Hox 1-4 en grupos de células que habitualmente no expresan estos genes. El ácido retinoico, un derivado de la vitamina A presenta también un efecto teratogénico. Las altas dosis de este compuesto, que es empleado como tratamiento contra el acné, durante las primeras fases del embarazo de la mujer pueden alterar la regulación de los genes Hox en el embrión humano y causar graves malformaciones. Las anomalías más frecuentes son el labio leporino y malformaciones del cuello y de la cabeza. Otras alteraciones son malformaciones severas congénitas como hidrocefalia, lesiones en la columna vertebral y enfermedades cardíacas.

Los efectos de la hipervitaminosis fueron estudiados sobre Mus musculus. Cuando a las hembras gestantes se les trataba con dosis de ácido retinoico superiores a las normales, aparecían malformaciones congénitas. Estas eran deformaciones en el esqueleto, traducidos en la pérdida de vértebras e incluso de la región posterior del cuerpo, si las dosis eran muy elevadas.

Síndrome de Waardenburg

El síndrome de Waardenburg está causado por un defecto en un gen homeótico. Es una enfermedad muy rara que afecta a uno de cada 42 000 niños nacidos. Sus principales síntomas son sordera, defectos en el esqueleto facial y una pigmentación alterada del iris.

 
Fenotipos causados por mutaciones en el gen PAX 6.

Aniridia

La aniridia es una mutación humana en la cual se pierde el iris y la retina es hipoplásica en heterocigotos. En homocigotos hay letalidad fetal y pérdida completa de los ojos o del epitelio olfatorio. La pérdida del iris del ojo parece ser causada por un defecto en el gen homeótico PAX 6. Es una enfermedad congénita rara. Si éste gen está alterado, el resultado es un niño que carece de iris. Si no hay iris en el ojo es imposible controlar la entrada de luz. La única solución es el empleo de lentes coloreadas para reducir la entrada de luz en el ojo.

Megacolon

En Mus musculus se ha demostrado que la alteración de determinados genes homeóticos provoca una malformación del colon llamada megacolon. Esta condición implica un agrandamiento de determinadas partes del colon. En niños pequeños se ha diagnosticado casos de megacolon con origen desconocido que pudieran deberse a alteraciones en genes homeóticos aunque se están investigando.

Costillas extra

La aparición de costillas extras en la región del cuello, adheridas a la séptima vértebra cervical es otro ejemplo de alteración debido a mutaciones en los genes homeóticos. Esta alteración ocurre con cierta frecuencia en las poblaciones humanas y no suele ser deletérea.

Síndrome mano-pie-genital

Es una enfermedad hereditaria dominante causada por una mutación de tipo nonsense que altera el gen HoxA13 en el segmento de unión al ADN. Los varones presentan hipospadias y en las hembras defectos en la pared del útero, al igual que malformaciones uretrales. Estas afecciones se solucionan mediante cirugía. Otra característica que presenta es que los pulgares y el dedo gordo del pie están acortados.

Cardiopatías congénitas

Algunas anomalías cardiacas congénitas está causadas por una mutación del gen NKX2.5, el cual se encuentra en el cromosoma 5. Éste es el gen tinman de los humanos, previamente estudiado en Drosophila. Unos de los síntomas que presenta esta mutación es la presencia de un orificio que comunica el corazón izquierdo con el derecho. Este tipo defecto provoca que el corazón trabaje con más carga de la normal, que haya un flujo anormal de la sangre y que la sangre oxigenada se mezcle con la desoxigenada. La solución para este tipo de alteraciones es la cirugía.

Referencias

  1. Premios Nobel de 1995.

Bibliografía

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Enlaces externos

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  • Evo-Devo: Evolution of animal desing – Lecture 4.
  • Hox genes in development: The Hox code.
  • Animal body plans: Homeobox genes.
  •   Datos: Q1939530

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Los genes homeoticos son genes que participan en el desarrollo de los organismos y que determinan la identidad de los segmentos o partes individuales del embrion en sus etapas iniciales La funcion normal de los genes homeoticos consiste en conferir a la celula identidad espacial o posicional inequivoca en diferentes regiones a lo largo del eje anteroposterior del cuerpo Estos genes indican a la celula si forma parte de la cabeza del torax o del torso del individuo Mutacion Antennapedia de Drosophila melanogaster Los genes homeoticos se activan posteriormente a la expresion de otros genes implicados en el desarrollo En el caso de Drosophila melanogaster en primer lugar se expresan los genes de polaridad del huevo que determinan los ejes anteroposterior y dorsoventral del huevo despues lo hacen los genes de segmentacion que determinan el numero y la organizacion de los segmentos del cuerpo Los productos de estos genes activan a los genes homeoticos que determinan la identidad de cada segmento El termino homeotico viene del griego homeo que significa semejante Los genes homeoticos reciben este nombre porque tras sufrir una mutacion adquieren la capacidad de transformar un segmento de su cuerpo en una replica de otro Ejemplos tipicos en Drosophila melanogaster son las mutaciones Antennapedia y Bithorax La primera tiene como resultado la aparicion de patas en lugar de las antenas la segunda provoca la repeticion del segmento del torax obteniendo dos torax con sus respectivas alas y respectivos halterios Aunque inicialmente se descubrieron en Drosophila melanogaster los genes homeoticos se han identificado en la mayoria de los seres vivos incluidos los seres humanos En estos al igual que en el resto de los organismos la mutaciones que afectan a estos genes son responsables de la aparicion de alteraciones en el desarrollo corporal Los genes homeoticos codifican proteinas que se unen al ADN y cuya funcion es activar a otros genes Todos contienen una secuencia muy conservada de 180 nucleotidos llamada caja homeotica Esta se traduce en una region de 60 aminoacidos dentro de la proteina que codifican el llamado homeodominio que permite la union de esta proteina reguladora a la doble helice del ADN Los genes homeoticos presentan ligamiento fisico es decir aparecen organizados en complejos o clusters dentro del mismo cromosoma Muestran colinealidad espacial es decir el orden que muestran en el cromosoma corresponde al orden de expresion en el eje anteroposterior de animal Los genes del extremo 3 se expresan en la parte anterior del animal mientras que los situados en el extremo 5 lo hacen en la parte mas posterior del mismo Existe ademas colinealidad temporal los genes de un extremo del complejo se activan en primer lugar y la expresion de los genes se inicia progresivamente a lo largo del cluster hasta que lo hacen los del extremo opuesto Hasta el momento se han identificado distintos tipos de genes con caja homeotica los genes Hox los genes ParaHox y los genes NK En vegetales se han localizado genes homeoticos como los genes con cajas MADS de Arabidopsis que controlan el desarrollo floral Indice 1 Aspectos historicos 2 Estructura y funcion de los genes homeoticos 3 Genes Hox en diversos organismos modelo 3 1 Genes Hox en Drosophila melanogaster 3 2 Genes Hox en Branchiostoma Anfioxo 3 3 Genes Hox en Mus musculus 4 Genes ParaHox 5 Genes NK 6 Evolucion de los genes homeoticos en animales 7 Genes homeoticos en plantas las cajas MADS 8 Genes homeoticos en el ser humano Enfermedades 8 1 Hipervitaminosis A durante el embarazo 8 2 Sindrome de Waardenburg 8 3 Aniridia 8 4 Megacolon 8 5 Costillas extra 8 6 Sindrome mano pie genital 8 7 Cardiopatias congenitas 9 Referencias 10 Bibliografia 11 Enlaces externosAspectos historicos EditarLas mutaciones homeoticas se identificaron por primera vez en 1894 cuando William Bateson observo que en ocasiones las partes florales de las plantas aparecian en lugares equivocados Encontro flores en las que los estambres crecian en el lugar donde solian hacerlo los petalos En 1918 Harrison realizo trasplantes de fragmentos de mesodermo de neurulas de anfibios Si se trasplantaba mesodermo de la region de los miembros anteriores el receptor desarrollaba un miembro anterior supernumerario Harrison observo que si bien el mesodermo tenia en esos embriones la apariencia de una capa uniforme las celulas ya sabian de algun modo a que parte del cuerpo pertenecian Tras Harrison numerosos investigadores establecieron con experimentos similares que el mesodermo constituye la capa celular crucial que especifica que extremo del embrion es la cabeza y cual es la cola El mesodermo de la neurula de anfibios se cartografio o subdividio en campos morfogeneticos para varios organos branquias balancines miembros anteriores miembros posteriores cola etc En 1923 Bridges y Morgan aislaron en Drosophila melanogaster un mutante con cuatro alas llamado Bithorax demostrando asi que las transformaciones homeoticas tenian una base genetica En 1948 Edward B Lewis descubrio que las transformaciones homeoticas podian deberse a mutaciones en genes individuales aun cuando se hubieran necesitados cientos de genes activos para desarrollar las alas y las patas en su ubicacion anormal Por consiguiente era razonable suponer que las mutaciones afectaban a genes rectores que dirigian la actividad de varios genes subordinados Lewis descubrio que el par extra de alas en los mutantes era debido a la duplicacion de un segmento del cuerpo el segundo segmento toracico La inactividad del primer gen del complejo Bithorax en el segmento apropiado larvario hacia que otros genes homeoticos formaran alas en lugar de halterios A finales de la decada de 1970 Nusslein Volhard y Wieschaus secuenciaron los genes homeoticos que controlan el desarrollo del cuerpo de la mosca de la fruta Observaron que en cada uno de estos genes habia una segmento de 180 pares de bases virtualmente identico Esta secuencia proteica se une al ADN y activa el proceso de la transcripcion Mediante el control de la transcripcion los genes homeoticos activan del crecimiento y desarrollo de las celulas En 1983 Gehring y William J McGinnis descubrieron que el gen Antennapedia contenia una secuencia de ADN que se encontraba tambien en otro gen rector del desarrollo Esta secuencia se utilizo como sonda para localizar otros genes que contuvieran la misma region aislando de este modo otros genes homeoticos McGinnis descubrio que esta region conservada de ADN tambien se encuentra en otros invertebrados a la que se denomino homeobox o caja homeotica Lewis habia observado en Drosophila que los genes homeoticos se encuentran ordenados en los cromosomas agrupados en complejos Robb Krumlauf y Denis Duboule demostraron que estos genes estan dispuestos en un orden preciso en el cromosoma y que este orden se corresponde con el lugar de expresion de los genes en el embrion Los genes situados en un extremo se expresaban en las regiones anteriores del cuerpo mientras que los situados en el extremo opuesto lo hacian en la region posterior En 1995 Lewis Nusslein Volhard y Wieschaus recibieron el premio Nobel 1 por sus trabajos sobre los genes homeoticos Estructura y funcion de los genes homeoticos EditarLos genes homeoticos aparecen agrupados en complejos clusters y codifican proteinas reguladoras que se unen al ADN Todos ellos tienen una secuencia constante de 180 nucleotidos que en su conjunto se denomina caja homeotica homeobox Estas secuencias tambien se han encontrado en genes de segmentacion y en otros que regulan el desarrollo espacial Estructura de una proteina con homeodominio La helice alfa 3 se une especificamente al ADN Las proteinas que codifican estos genes tienen una region variable cuya secuencia de aminoacidos varia mucho de una especie a otra y una region altamente conservada a lo largo de la evolucion en los organismos pluricelulares constituida por 60 aminoacidos y denominada homeodominio Este esta codificado por la caja homeotica Estas proteinas actuan como factores de transcripcion y tienen la capacidad de unirse a secuencias reguladoras de otros genes como son los intensificadores o enhancers Los homeodominios se estructuran en varios segmentos helicoidales de los cuales uno de ellos la helice 3 se une al surco mayor del ADN Union del homeodominio de la proteina Antennapedia a la molecula de ADN Una caracteristica importante de los genes homeoticos es su ligamiento fisico Suelen estar agrupados en el mismo cromosoma formando complejos A lo largo de la evolucion estos genes han permanecido generalmente agrupados ya que esta agrupacion es esencial para el desarrollo Estos genes muestran el fenomeno de la colinealidad espacial es decir que ademas de estar en el mismo cromosoma su orden en el mismo corresponde al orden de expresion en el eje anteroposterior de animal Los genes del extremo 5 se expresan en la parte mas posterior del animal mientras que los del extremo 3 lo hacen en la parte mas anterior del animal Tambien existe una colinealidad temporal En la mayoria de los animales los genes de un extremo del complejo se activan en primer lugar y la expresion de los genes se inicia progresivamente a lo largo del complejo hasta que lo hacen los del extremo opuesto Los genes homeoticos se encuentran en todas las celulas del organismo pero solo se manifiestan en determinadas regiones del embrion Cuando en una determinada zona no se expresa un gen las celulas embrionarias experimentan una transformacion homeotica debida a que lo hace otro gen homeotico activo en esas celulas y que puede reemplazarle con su propia informacion posicional Esto sucede por ejemplo en la mutacion Bithorax de Drosophila Las mutaciones que hacen que se exprese un gen homeotico en una posicion incorrecta provocan tambien la aparicion de transformaciones homeoticas Asi se originan la mutacion antennapedia en las moscas adultas cuando se activa este gen en la cabeza lugar en el que este gen debe estar inactivo Genes Hox en diversos organismos modelo EditarGenes Hox en Drosophila melanogaster Editar Complejo homeotico de Drosophila melanogaster Los genes homeoticos en Drosophila melanogaster estan agrupados en dos complejos situados en un mismo cromosoma el cromosoma 3 El primero de ellos es el complejo Antennapedia que regula el desarrollo de la cabeza y de los segmentos toracicos anteriores de la mosca adulta El segundo es el complejo Bithorax que incluye genes que regulan los segmentos abdominales y toracicos posteriores de la mosca adulta Ambos estan separados por aproximadamente 8 megabases Al conjunto de estos dos complejos se denomino inicialmente complejo HOM C La separacion del complejo homeotico de Drosophila en estos dos segmentos es una condicion adquirida para la mosca de la fruta ya que insectos de constitucion mas simple tienen un cluster intacto como sucede en Schistocerca Tribolium o Anopheles El complejo Antennapedia consta de cinco genes Labial lab Proboscipedia pb Deformado dfd Comba sexual reducida Scr y Antennapedia Antp Los genes homeoticos del complejo Bithorax son tres Ultrabithorax Ubx Abdominal A Abd A y Abdominal B Abd B El orden de estos genes refleja su orden de expresion en el cuerpo de la mosca En el extremo 3 de la cadena de ADN se encuentra el gen Labial y se expresa en la cabeza El gen situado mas a la derecha el Abdominal B se expresa al final del abdomen de la mosca Mientras la colinealidad espacial es evidente la temporal no es aparente puesto que los genes Hox de la mosca se activan casi simultaneamente durante la etapa de blastodermo y la embriogenesis es muy rapida Caenorhabditis elegans fue el primer organismo pluricelular al que se le secuencio completamente el genoma Posee seis pares de cromosomas En este nematodo se han encontrado seis genes Hox Representan un grupo reducido de genes Hox que resulta de perdidas de genes dentro del linaje de los nematodos Los seis genes de C elegans no existen como un cluster contiguo Hay tres pares de genes distribuidos en un fragmento de 6 5 Mb con numerosos genes no homeoticos entre ellos Genes Hox en Branchiostoma Anfioxo Editar Branchiostoma es un pariente primitivo de los vertebrados Posee solo 14 genes Hox en un solo cluster La organizacion genomica de este unico complejo es similar a la que presenta la mayoria de los vertebrados como sucede con los cuatro complejos Hox que muestran los mamiferos Contiene al menos los diez primeros grupos homologos de los genes Hox de los vertebrados en una disposicion colineal Esta organizacion es compatible con la idea que Branchiostoma es un representante vivo de un estadio intermedio critico en la evolucion de los complejos Hox Branchiostoma tiene un gen Hox extra el AmphiHox14m que no tiene su contrapartida en vertebrados Genes Hox en Mus musculus Editar El raton Mus musculus tiene cuatro complejos de genes Hox llamados HoxA HoxB HoxC y HoxD Estos se localizan en distintos cromosomas concretamente los cromosomas 6 11 15 y 4 Estos genes Hox son homologos a los de Drosophila y al igual que en esta se agrupan en localizaciones concretas en orden 3 5 dentro de los cromosomas lo que indican un orden de expresion de anterior a posterior Existen mas genes Hox en el extremo 5 en el raton que en Drosophila Esto es debido a que las moscas no poseen nada homologo a una cola de cordado Para el desarrollo apropiado de los distintos segmentos en el raton es necesaria la combinacion de los productos de los genes Hox de cada uno de los cuatro complejos Esto explica por que las mutaciones homeoticas en los vertebrados son tan dificiles de ver Mientras que en las moscas cuando un gen se muta da un efecto observable en el raton se debe eliminar simultaneamente de dos a cuatro genes para conseguir una transformacion homeotica completa similar Genes ParaHox EditarEl complejo ParaHox se origino a partir de la duplicacion y la evolucion posterior de genes Hox Se considera paralogo de este complejo y se halla restringido a cefalocordados y vertebrados El complejo ParaHox posee tres genes que estan muy ligados en el genoma deBranchiostoma Se descubrieron en esta especie y se han localizado en mamiferos Estos son Cdx homeobox tipo caudal Gsh genomic screened homebox y Xlox lpf1 Xenopus laevis homeobox 8 insuline promotor factor 1 Estos genes presentan tanto colinealidad espacial como temporal Sin embargo la colinearidad temporal esta invertida con respecto al cluster Hox es decir el gen Cdx posterior se activa en primer lugar en el endodermo posterior seguidos del Xlox y el Gsh Los productos de los genes ParaHox se encuentran principalmente en los tejidos derivados del endodermo En vertebrados los genes Cdx estan expresados en la region mas caudal del embrion y Cdx1 y Cdx2 3 son importantes en procesos tempranos de morfogenesis intestinal El gen Parahox central Xlox lpf1 tambien se expresa en el endodermo de los cordados Es crucial durante el desarrollo embrionario y para la diferenciacion del pancreas endocrino y del duodeno anterior Genes NK EditarEn 1989 Kim y Niremberg describieron utilizando una sonda con desoxirribonucleotidos que codificaban un homeodominio la presencia de cuatro nuevos genes homeoticos en Drosophila melanogaster a los que en conjunto denominaron con la inicial de sus nombre Tres de ellos NK1 NK3 Y NK4 se localizan en el cromosoma 3 mientras que el gen NK2 esta situado en el cromosoma 1 Posteriormente estos genes fueron renombrados para reflejar los alelos mutados que representaban A NK1 se llamo slouch a NK2 se le llamo vnd ventral nervous system defective a NK3 bap bagpipe y a NK4 msh2 muscle specific homeobox 2 o tin tinman nombre tomado del hombre de hojalata sin corazon de El mago de Oz dado que este ultimo controla el desarrollo del corazon en Drosophila y en mamiferos Posteriormente se aislaron mas genes NK hasta llegar a un total de nueve Los restantes se denominaron NK5 Lbe Lbl Msx y Tlx En Drosophila seis de estos genes tin bap lbl lbe C15 y slou se encuentran fisicamente agrupados en un fragmento de 180 Kb Los genes NK tienen sus ortologos en cordados Se han identificado genes NK en el anfioxo y en vertebrados aunque estan separados en el genoma En la especie humana tambien aparecen genes NK relacionados con los de Drosophila Asi los genes humanos NKX3 1 y NKX3 2 son ortologos del gen bap y los genes LBX1 y LBX2 son ortologos del gen ladybird y los genes NKX2 3 NKX2 5 y NKX2 6 lo son del tin de la mosca de la fruta En los genes NK el patron evolutivo ha sido diferente al de los complejos de genes Hox y ParaHox Mientras estos ultimos se han mantenido agrupados en el anfioxo y en los vertebrados en Drosophila se han separado Por el contrario los NK han permanecido agrupados en la mosca y se han separado en los otros organismos Evolucion de los genes homeoticos en animales EditarCon respecto al origen de los genes homeoticos se ha propuesto que al comienzo de la evolucion de los metazoos hubo un gen homeobox fundador llamado ProtoANTP o Protoantennapedia que por cisduplicacion duplicaciones que dan lugar a dos genes situados sobre el mismo cromosoma uno a continuacion del otro dio lugar a dos genes el Protohox y el ProtoNK Cada uno sufrio sucesivas amplificaciones por cisduplicacion dando lugar a un megacomplejo que al final se fragmento en los tres complejos Hox ParaHox y NK Este megacomplejo debio estar ya presente antes de la separacion de cnidarios y organismos con simetria bilateral El complejo ParaHox habria surgido de una duplicacion del ProtoHox probablemente con cuatro genes de los que se perderia uno en el complejo ParaHox Este cluster no habria aumentado de tamano o incluso habria desaparecido en muchos linajes a lo largo de la evolucion Otra hipotesis senala que el complejo ProtoHox pudo ser mas pequeno con solo dos o tres genes El complejo Hox ha mantenido su integridad mientras que los ParaHox y NK se han mantenido agrupados solo en algunos linajes Origen y evolucion de los principales grupos de genes homeoticos Jordi Garcia Fernandez ha propuesto que es posible que la formacion de estos tres complejos hubiera estado ligada al origen de las tres hojas blastodermicas que desarrollan diferentes especificidades funcionales ectodermo para el recubrimiento corporal y las funciones de relacion en los sentidos y el sistema nervioso el endodermo para el procesamiento del alimento y el mesodermo para la locomocion circulacion excrecion etc Asi los genes Hox se expresan sobre todo en el ectodermo y neuroectodermo contribuyendo al desarrollo del sistema nervioso central de los vertebrados Los genes del complejo NK contribuyen a establecer patrones en el mesodermo especialmente en Drosophila y son fundamentales para el desarrollo del corazon en los vertebrados Por ultimo los genes ParaHox se expresan sobre todo en el endodermo posterior y medio Considerando los genes Hox es probable que los metazoos mas primitivos tuvieran solo cuatro genes en este complejo En los cnidarios solo hay dos genes Por sucesivas cisduplicaciones de los cuatro genes primitivos se originaria el patron probablemente compartido por los bilaterales primitivos de los que se originaron protostomos y deuterostomos Este patron consistiria en un numero variable de genes Hox comprendido entre 7 y 9 numero que se estabiliza en 8 en la mayor parte de los protostomos En los deuterostomos este numero se habria expandido hasta 12 o 14 En invertebrados hay un solo complejo Hox que en Drosophila se encuentra dividido en dos el Antennapedia y el Bithorax Se supone que el antepasado comun de todos los cordados debia de tener un cluster unico tambien El cluster inicial del antepasado de los cordados pudo tener 13 genes Esta arquitectura esta aun presente en el cefalocordado Branchiostoma anfioxo En vertebrados este complejo ha podido sufrir una serie de transduplicaciones duplicaciones que dan lugar a conjuntos de genes situados en distintos cromosomas hasta dar lugar a los cuatro complejos que los caracterizan el HoxA HoxB HoxC y HoxD Estos podrian haber tenido un maximo de 52 genes de los que se habrian perdido algunos Asi en los mamiferos hay solo 39 genes En los peces teleosteos se han producido aun mas transduplicaciones llegando a la cifra de 14 complejos Diversos estudios muestran que el complejo D es el mas antiguo apareceria despues del A mientras que los B y C son los mas modernos Estas transduplicaciones se habrian producido de modo paralelo a como ha tenido lugar el incremento en la complejidad del plan corporal durante la evolucion de los vertebrados Genes homeoticos en plantas las cajas MADS EditarAl igual que en los animales los genes homeoticos tambien juegan un papel fundamental en el desarrollo de las plantas Los cambios homeoticos fueron estudiadas en Arabidopsis por Meyerowitz y colaboradores quienes observaron mutaciones en estas plantas que afectaban a la estructura de la flor La forma silvestre de esta planta posee cuatro sepalos cuatro petalos blancos seis estambres cuatro largos y dos mas cortos y dos carpelos fusionados Los mutantes de clase A tenian carpelos en lugar de sepalos y estambres en lugar de petalos los otros verticilos eran normales Los mutantes de clase B tenian sepalos en el primero y segundo verticilo y carpelos en el tercero y el cuarto El grupo C tenian sepalos y petalos en su posicion normal y petalos en el tercero y sepalos en el cuarto Meyerowitz y colaboradores concluyeron que cada clase de mutantes carecia del producto de un gen o de un grupo de genes necesarios para el desarrollo adecuado de la flor Los mutantes de la clase A carecian de la actividad de los genes A los de clase B de los genes B y los de clase C de los genes C De modo semejante a como los genes homeoticos de los animales se expresaban en distintos segmentos propusieron que los genes de clase A tenian actividad en el primer y el segundo verticilos los B en el segundo y el tercero y los C en el tercero y el cuarto Los productos de los genes A hacian que el primer verticilo se diferenciase a sepalos Los productos de los genes de clase A junto con los B hacian que el segundo verticilo se diferenciara a petalos Los genes C y B inducian al tercer verticilo a formar estambres Los genes C hacian que el cuarto verticilo formara carpelos En estudios posteriores se aislaron los genes de cada clase Hay dos genes de clase A APETALA 1 y APETALA 2 dos de clase B APETALA 3 y PISCILATA y uno de clase C AGAMOUS La clonacion y secuenciacion de estos genes demostro que son genes que funcionan como factores de transcripcion cuyos productos afectan a la expresion de otros Estos contienen unas secuencias especificas las denominadas cajas MADS que tienen un papel similar al de las cajas homeoticas de los animales aunque ambos grupos de genes no son homologos Los genes homeoticos de las plantas regulan el desarrollo de las estructuras de las flores donde controlan la transicion del crecimiento vegetativo al generativo y determinan la identidad del meristemo en la inflorescencia Los productos de las distintas clases de genes homeoticos interactuan para determinar la formacion de los cuatro verticilos que constituyen la flor completa Genes homeoticos en el ser humano Enfermedades EditarEn humanos existen 39 genes Hox localizados en cuatro clusters que se encuentran los cromosomas 2 7 12 y 17 Al igual que en Drosophila las mutaciones en los genes homeoticos de humanos provocan una serie de afecciones y sindromes que se describiran a continuacion Hipervitaminosis A durante el embarazo Editar La vitamina A causa la expresion de los genes Hox 1 4 en grupos de celulas que habitualmente no expresan estos genes El acido retinoico un derivado de la vitamina A presenta tambien un efecto teratogenico Las altas dosis de este compuesto que es empleado como tratamiento contra el acne durante las primeras fases del embarazo de la mujer pueden alterar la regulacion de los genes Hox en el embrion humano y causar graves malformaciones Las anomalias mas frecuentes son el labio leporino y malformaciones del cuello y de la cabeza Otras alteraciones son malformaciones severas congenitas como hidrocefalia lesiones en la columna vertebral y enfermedades cardiacas Los efectos de la hipervitaminosis fueron estudiados sobre Mus musculus Cuando a las hembras gestantes se les trataba con dosis de acido retinoico superiores a las normales aparecian malformaciones congenitas Estas eran deformaciones en el esqueleto traducidos en la perdida de vertebras e incluso de la region posterior del cuerpo si las dosis eran muy elevadas Sindrome de Waardenburg Editar El sindrome de Waardenburg esta causado por un defecto en un gen homeotico Es una enfermedad muy rara que afecta a uno de cada 42 000 ninos nacidos Sus principales sintomas son sordera defectos en el esqueleto facial y una pigmentacion alterada del iris Fenotipos causados por mutaciones en el gen PAX 6 Aniridia Editar La aniridia es una mutacion humana en la cual se pierde el iris y la retina es hipoplasica en heterocigotos En homocigotos hay letalidad fetal y perdida completa de los ojos o del epitelio olfatorio La perdida del iris del ojo parece ser causada por un defecto en el gen homeotico PAX 6 Es una enfermedad congenita rara Si este gen esta alterado el resultado es un nino que carece de iris Si no hay iris en el ojo es imposible controlar la entrada de luz La unica solucion es el empleo de lentes coloreadas para reducir la entrada de luz en el ojo Megacolon Editar En Mus musculus se ha demostrado que la alteracion de determinados genes homeoticos provoca una malformacion del colon llamada megacolon Esta condicion implica un agrandamiento de determinadas partes del colon En ninos pequenos se ha diagnosticado casos de megacolon con origen desconocido que pudieran deberse a alteraciones en genes homeoticos aunque se estan investigando Costillas extra Editar La aparicion de costillas extras en la region del cuello adheridas a la septima vertebra cervical es otro ejemplo de alteracion debido a mutaciones en los genes homeoticos Esta alteracion ocurre con cierta frecuencia en las poblaciones humanas y no suele ser deleterea Sindrome mano pie genital Editar Es una enfermedad hereditaria dominante causada por una mutacion de tipo nonsense que altera el gen HoxA13 en el segmento de union al ADN Los varones presentan hipospadias y en las hembras defectos en la pared del utero al igual que malformaciones uretrales Estas afecciones se solucionan mediante cirugia Otra caracteristica que presenta es que los pulgares y el dedo gordo del pie estan acortados Cardiopatias congenitas Editar Algunas anomalias cardiacas congenitas esta causadas por una mutacion del gen NKX2 5 el cual se encuentra en el cromosoma 5 Este es el gen tinman de los humanos previamente estudiado en Drosophila Unos de los sintomas que presenta esta mutacion es la presencia de un orificio que comunica el corazon izquierdo con el derecho Este tipo defecto provoca que el corazon trabaje con mas carga de la normal que haya un flujo anormal de la sangre y que la sangre oxigenada se mezcle con la desoxigenada La solucion para este tipo de alteraciones es la cirugia Referencias Editar Premios Nobel de 1995 Bibliografia EditarBrady G 2000 Hox genes The Molecular Architects The Irish Scientist De Robertis E M Oliver G y Wright C V E 1996 Genes con homeobox y el plan corporal de los vertebrados Investigacion y Ciencia Temas 3 paginas 92 99 Garcia Fernandez J 2005 Hox ParaHox ProtoHox facts and guesses Heredity 94 145 152 Garcia Fernandez J 2005 The genesis and evolution of homeobox gene clusters Nature reviews Genetics 6 paginas 881 892 Kim Y amp Nirenberg M 1989 Drosophila NK homeobox genes Proc Natl Acad Sci 86 paginas 7716 7720 Luke G N Castro F C McLay K Bird C Coulson A y Holland P W H 2003 Dispersal of NK homeobox gene clusters in amphioxus and humans Proc Natl Acad Sci 100 9 paginas 5292 5295 McGinnis W y Kuziora M 1996 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php title Genes homeoticos amp oldid 142088248, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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