Põhiline erinevus homeoboksi ja hoxi geenide vahel seisneb selles, et homeoboksi geenid osalevad peamiselt kogu morfogeneesi protsessi reguleerimises, samas kui hox geenid on homeoboksi geenide alamhulk, mis reguleerivad ainult telgede ja lisandite moodustumist organismides.
Struktuurilise arengu reguleerimine on embrüonaalse arengu ajal oluline protsess. Homeoboksi geenid ja hox geenid mängivad kogu protsessis olulist rolli, toimides vastavate geenide geeniekspressiooni võimendavate transkriptsioonifaktoritena. Need geenid on väga konserveerunud ja nende geenide mutatsioonidel võib olla palju kahjulikke mõjusid.
Mis on Homeoboxi geenid?
Organismides toimub nende elutsükli jooksul palju anatoomilisi muutusi. Seda nähtust nimetatakse morfogeneesiks. Nende anatoomiliste muutuste reguleerimise eest vastutavaid geene nimetatakse homeoboksi geenideks. Need koosnevad DNA järjestusest, mis on umbes 180 aluspaari pikk. Esialgu on neid leitud loomadest, taimedest, seentest ja muudest eukarüootsetest organismidest.
Homeoboksi geenide ekspressioon tekitab homeodomeeni valke. Need homeodomeeni valgud on enamasti transkriptsioonifaktorid. Need aitavad kaasa DNA ja lisavalkude voltimisprotsessile geneetilise ekspressiooni ajal, reguleerides seega kogu ekspressiooniprotsessi. Seetõttu mängivad homeoboksi geenid regulatsiooniprotsessis olulist rolli. Mutatsioon homeoboksi geenides võib aga regulatoorsetele protsessidele suurt kahju tekitada.
Joonis 01: Kodudomeen
Homeoboksi domeenid tuvastati esmakordselt Drosophilas ja need on selgroogsete genoomis väga konserveerunud piirkonnad. Iseloomulik homöodomeen tekitab 60 aminohappega valgu, mis moodustab alfa-heeliksi sekundaarseid struktuure. Nende homeoboksi geenide poolt kodeeritud regulatoorsete valkude aktiivsus ilmneb kõige selgemini varases embrüonaalses faasis, kus toimub kehatelgede moodustumine. Samuti indutseerib see eukarüootides rakkude diferentseerumist. Homeoboksi geene on kahte tüüpi. Need on – POU geenid ja HOX geenid.
Mis on Hoxi geenid?
Hox geenid moodustavad homeoboksi geenide alamhulga. Need on konkreetselt seotud kehaplaani väljatöötamise reguleerimisega elutsükli embrüonaalses staadiumis. Hox-geenide poolt kodeeritud valgud reguleerivad kehaplaani asendit ja täpset struktureerimist. See hõlmab enamiku eukarüootsete loomade jalgade, lisandite, näiteks antennide ja tiibade paigutust.
Selgroogsetel on spetsiaalsed hox-geenid, mis reguleerivad üksikute selgroolülide asetust lülisambas. Hox-geenid reguleerivad ka kõrgemate organismide keha segmenteerimist.
Joonis 02: Hoxi geenid
Kohtudes homeoboksi geenidega, kodeerivad hox-geenid ka transkriptsioonifaktoreid. Need on ka konserveeritud piirkonnad. Praeguseks on tuvastatud umbes 39 Hoxi geeni. Hox-geenid kodeerivad ka valke, mis moodustavad sekundaarseid alfa-heelikse, mis võimaldavad neil geenide transkriptsiooni ajal takerduda, et protsessi ülesreguleerida.
Kuna hox-geenid mängivad olulist rolli loomakeha varases arengus, võivad nende geenide mutatsioonid põhjustada surmavaid tagajärgi või kõrvalekaldeid kehastruktuuri arengus. Seega mängivad need geenid kehahoiaku ja -struktuuri säilitamisel suurt rolli.
Millised on Homeoboxi ja Hoxi geenide sarnasused?
- Homeoboxi ja hox geenid esinevad eukarüootides.
- Mõlemad on olulised varajases embrüo arengus.
- Need on genoomis väga konserveerunud piirkonnad.
- Mõlemad põhjustavad erinevaid transkriptsioonifaktoreid, mis reguleerivad transkriptsiooni.
- Pealegi tekitavad nad valke, mis sisaldavad sekundaarseid alfastruktuure.
- Mõlemas geenis toimuvad mutatsioonid võivad viia kehastruktuuri ebanormaalse ekspressioonini.
- Mõlemad geenid osalevad peamiselt kõrgemate organismide morfogeneesis.
Mis vahe on Homeoboxi ja Hoxi geenide vahel?
Põhiline erinevus homeoboksi ja hoxi geenide vahel on selle funktsiooni ulatus. Kui homeoboksi geenid reguleerivad kogu anatoomilise morfogeneesi protsessi, siis hox geenid reguleerivad ainult telgede arengut ja struktuursete lisandite arengut morfogeneesi ajal. Samuti varieerub homeoboksi geenide ja hox geenide arv. Seal on umbes 200 homeoboksi geeni, samas kui umbes 39 hox geeni.
Allpool olev infograafik võtab kokku erinevuse homeoboksi ja hoxi geenide vahel.
Kokkuvõte – Homeobox vs Hox Genes
Homeoboxi geenid ja hox-geenid on väga konserveerunud geenid. Need on peamised geenid, mis on seotud kõrgema taseme organismide, sealhulgas selgroogsete, anatoomilise arengu reguleerimisega. Kui homeoboksi geenid on suur rühm geene, siis hox geenid on homeoboksi geenide alamhulk. Seetõttu reguleerivad hox-geenid spetsiifiliselt telgede ja lisandite arengut, homeoboksi geenid aga üldiselt kogu struktuurset morfogeneesi. Mõlemad geenid kodeerivad transkriptsioonifaktoreid, mis suurendavad ja reguleerivad protsessi. Mõlema geeni mutatsioonidel võib olla palju ebasoodsaid tulemusi. Niisiis, see on kokkuvõte erinevusest homeoboksi ja hoxi geenide vahel.
