Genes homeóticos
Los genes homeóticos presentan ligamiento físico, es decir, aparecen organizados en complejos o clusters dentro del mismo cromosoma.
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.
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.
Esta secuencia proteica se une al ADN y activa el proceso de la transcripción.
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 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.
Los genes homeóticos del complejo Bithorax son tres: Ultrabithorax (Ubx), Abdominal-A (Abd-A) y Abdominal B (Abd-B).
El gen situado más a la derecha, el Abdominal-B se expresa al final del abdomen de la mosca.
Caenorhabditis elegans fue el primer organismo pluricelular al que se le secuenció completamente el genoma.
Posteriormente se aislaron más genes NK hasta llegar a un total de nueve.
Se han identificado genes NK en el anfioxo y en vertebrados aunque están separados en el genoma.
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.
Otra hipótesis señala que el complejo ProtoHox pudo ser más pequeño, con solo dos o tres genes.
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.
En invertebrados hay un solo complejo Hox, que en Drosophila se encuentra dividido en dos, el Antennapedia y el Bithorax.
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.
En los peces teleósteos se han producido aún más transduplicaciones, llegando a la cifra de 14 complejos.
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.
En humanos existen 39 genes Hox localizados en cuatro clusters que se encuentran los cromosomas 2, 7, 12 y 17.
Otras alteraciones son malformaciones severas congénitas como hidrocefalia, lesiones en la columna vertebral y enfermedades cardíacas.
Sus principales síntomas son sordera, defectos en el esqueleto facial y una pigmentación alterada del iris.
En homocigotos hay letalidad fetal y pérdida completa de los ojos o del epitelio olfatorio.
En Mus musculus se ha demostrado que la alteración de determinados genes homeóticos provoca una malformación del colon llamada megacolon.
Los varones presentan hipospadias y en las hembras defectos en la pared del útero, al igual que malformaciones uretrales.
Algunas anomalías cardiacas congénitas está causadas por una mutación del gen NKX2.5, el cual se encuentra en el cromosoma 5.
