HOX基因和神经发育

在20世纪80年代,科学家们对角色基因发挥在胚胎的发展中的作用令人惊讶地令人惊讶。然而,发现特定基因组的发现,称为HOX基因,大大改善了对胚胎学的理解。同时它彻底改变了遗传学和发育生物学。

在1890年代,一个名叫的英国生物学家威廉·贝茨当他在学习中遇到“怪胎”时,他一再令人惊讶。这些包括像翅膀出生的翅膀的例子,在那里它的腿应该是腿,或者腿为天线出生的昆虫。1915年,另一个生物学家,凯文桥梁,给出了这些像差的名字,叫他们性就座(意味着一个身体部位的转变成另一个)。桥梁已经注意到果蝇的特性,果蝇出生,果蝇出生时额外的翅膀。令人着迷,他通过选择性交配保持这种菌株。

在20世纪80年代,科学家终于能够孤立导致果蝇中额外翼突变的基因。他们将其追溯到一小群基因,它们称为Hox基因。他们发现,通过操纵这些基因,他们可以创造虚拟怪物,例如脱离腿的苍蝇出来的头部。

然而,这些怪物的创建有助于阐明HOX基因的功能。赫洛斯很短暂Homeobox.,这是这些基因具有共同的DNA序列的名称。Hox基因在早期胚胎发育中活跃。他们的工作是指定胚胎的哪些部位将变成哪些身体部位(腿,翅膀,头部等)。Hox基因如此特定的是,如果控制肢体发育的一个被移植到胚胎的头部,则肢体将从头部产生。

无论有机体如何,科学家都开始在每个胚胎中找到这些类型的总体控制基因。甚至更令人惊讶的是,这些基因在物种上具有很大的相似性。科学家发现他们可以用一个来自小鼠的血液捕获缺陷的霍尔基因,没有任何不良影响。HOX基因和其他母导对照基因也存在于人类中,并在胚胎发育中起着相同的作用。跨物种的这一结合表明,霍克斯和掌握控制基因可能是一种古老的进化机制,在大量的形态发生之前发展,但仍然存在和活跃。

虽然了解Hox和Master Control基因导致胚胎发育的理解的巨大进步,但大脑的发展仍然仍然不清楚。具体而言,科学家们难以弄清楚我们大脑中的专用神经元在一个区域中形成了什么,然后迁移到他们最终必须定居的区域以便正常工作。

本周在线发布的一项研究PLOS生物学然而,可能会在这个问题上阐明一些亮点HOX基因是解释的重要组成部分。研究的作者调查了(来自p)小鼠中的神经元。猪神经元形成在大脑后部,然后必须在脑干中迁移,最终成为一部分precerebellar.系统。这是协调电机运动所需的区域,并将小脑提供其主输入。所以问题是,一旦这些粪便神经元形成了,它们如何“知道”他们必须前往预先括区域?

进行这项研究的研究人员发现Hox基因是导致神经元到合适的休息场所的指南。发现特定的Hox基因Hoxa2影响神经元迁移,防止它们通过分子信号传导途径的影响来误入歧途。Hoxa2基因调节特定受体的表达,称为Robo。受体与称为狭缝的化学物质结合,这可以防止神经元被吸引到其他化学残余物。这允许神经元忽略外面的影响并直接行进到预先括的区域,它们所属的位置。当科学家击中Hoxa2基因时,Pontine神经元无法抵抗加入趋化子,并且通常没有到达最终目的地。

这对神经元迁移过程有所了解,这对神经科学家多年来一直有问题。然而,这只是故事的开始。并非所有的神经元都反应到Hoxa2,这表明可能存在脑发育中的其他霍尔基因。因此,科学家们将继续寻找作为该过程的其他霍可索基因。然而,这项研究的成功至少提供了霍比克基因,我们的机构中​​最受保守的一些最受保守的迹象,也可能负责大脑发育的一些最重要的方面。

Geisen,M.J.,Meglio,T.D.,Pasqualetti,M.,Ducret,S.,Brunet,J.,Chedotal,A.,Rijli,F.M.,Zoghbi,H.Y.(2008)。Hox Paralog组2基因控制小鼠猪神经元通过狭缝 - Robo信号传导的迁移。PLOS生物学,6(6),E142。DOI:10.1371 / journal.pbio.0060142