진핵 생물의 외형적 형태를 결정짓는 Hox 유전자들 #

처음 초파리의 발생 관련 유전자 연구를 통해 알려지기 시작한 hox 유전자는 종간 서열 유사성이 매우 높게 보존 되고 있는 Homeo box 도메인을 갖는다. 이들 hox 유전자의 가장 큰 기능은 초기 발생 과정 동안 (예를 들어, 머리를 구분짓고, 다리를 만들며, 체절이 나뉘는 등 ) 유전자의 발현을 조절하면서 생물의 외형적 형태를 결정짓는 역할을 한다. 따라서 곤충 및 절지동물을 포함한 척추 동물의 진화론적 연구나 발생 관련 연구에 주요 인자로 연구되고 있다.

Hox 유전자의 특징 #

1. 이들 유전자들은 대부분 유전체 내에 cluster를 이루고 있음.
2. 종별로 cluster 내 유전자의 순서와 방향성에도 매우 큰 기능적 차이가 있음.
3. 절지 동물에서의 주요 hox 유전자는 8개, 다지류에서는 10개, 사람의 경우 4개의 cluster 내에 39개의 유전자가 존재함.
4. Hox 유전자의 발현을 조절하면 해부학적인 변형이 가능함.
5. 주로 동물에서 연구되고 있지만, 식물에도 homeo box 도메인이 존재함.

다지류에서의 hox 유전자들 #

일반적으로 절지동물에서 hox cluster 를 구성하는 주요 유전자는 8개로 알려져 있으나 다지류에서는 10개 유전자가 발견되고 있으며, Hox3와 ftz 유전자는 특정 시기에 잠시 발현되는 유전자로 해부학적 구조가 다른 갑각류와 곤충류에서 확인되지 않는 경우가 종종 있다.

출처 : Hughes CL, Kaufman TC. Exploring the myriapod body plan: expression patterns of the ten Hox genes in a centipede. Development. 2002;19:1225–1238.(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11874918)

포유류에서의 hox 유전자들 #

출처 : https://www.researchgate.net/figure/49717129_fig9_Fig-19-Hox-genes-in-mouse-and-human-with-their-phylogenetic-counterparts-in-Drosophila

진화 연구를 위한 hox 유전자 #

계통 발생학적으로 배 발생 초기의 모습은 곤충에서 포유류에 이르기까지 많은 차이를 보이지 않는다. 공통 조상으로 부터 분화 되어 왔음을 보여주는 증거로 발생 과정 동안 관련 유전자의 발현을 조절하는 기작이 동일하고 진화론적으로 분기 시점이 가까울수록 이들 hox 유전자의 수가 늘어나거나 변형되는 일은 적은 것이 특징이다. 따라서 발생학적 연구및 진화 연구에 가장 기본이 되는 유전자로 연구되고있다.

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• Evolutionary developmental biology