Os genes Hox constituem uma família de genes altamente conservados ao longo da evolução, desempenhando um papel crucial na regulação do desenvolvimento embrionário em organismos multicelulares. Esses genes, são caracterizados pela presença de uma sequência de DNA chamada homeobox, que codifica uma estrutura conhecida como homeodomínio. Essa estrutura específica, permite que os produtos genéticos dos genes Hox atuem como fatores de transcrição, controlando a expressão de outros genes durante o desenvolvimento.
Os genes homeóticos, como também podem ser denominados, são responsáveis por fornecer informações essenciais para a organização dos segmentos do corpo durante a embriogênese (Figura 1).
Figura 1: Padronização do gene Hox em Drosophila.
Eles foram descobertos a partir de observações de duas mutações na mosca-das-frutas (Drosophila melanogaster). Mutações no complexo gene Antennapedia (ANT-C), cinco genes, a saber: Labial (lab), Proboscipedia (pb), Deformed (Dfd), Sex combs reduced (Scr) e Antennapedia (Antp), fizeram com que as antenas fossem transformadas em pernas (Figura 2a). Simultaneamente, nos genes Bithorax composto por 3 genes: Ultrabithorax (Ubx), abdominal-A (Abd-A), e Abdominal-B (Abd-B), transformaram o haltere (órgão de equilíbrio no terceiro segmento torácico) em uma parte da asa (Figura 2b).
Figura 2: (a) fenótipo resultante de mutação no gene antennapedia, onde a drosófila acaba apresentando patas no lugar que deveriam ser as antenas. (b) fenótipo correspondente à mutação no gene ultrabitorax, modificando o haltere (órgão de equilíbrio no terceiro segmento torácico) em uma parte da asa.
Além disso, os genes Hox estão envolvidos na diferenciação celular e na especialização de tecidos durante o desenvolvimento embrionário. Suas interações complexas, com outros fatores de transcrição e vias de sinalização, garantem a especificidade na expressão genética, contribuindo para a diversidade de tipos celulares e a complexidade dos organismos multicelulares.
Experimentos resultantes de um estudo publicado em outubro de 1997 por Gerard, observou-se que o período de ativação dos genes Hox no desenvolvimento é funcionalmente importante. Uma vez que, na ativação prematura ou retardada desses genes, demonstraram produzir alterações fenotípicas, mesmo em casos em que os padrões finais de expressão dos mesmos são preservados.
Em conclusão, sua presença em uma variedade de espécies, desde insetos até mamíferos, desempenham um papel evolutivo crucial na adaptação e na diversificação ao longo do tempo. Os genes homeóticos também estão ativos em células adultas normais, propõe-se que eles atuam como chave no controle da identidade celular e, como tal, regulam genes que são necessários para divisão celular, adesão e migração celular, morfologia, diferenciação e apoptose, além de seus papéis durante a embriogênese. Seu estudo contínuo não apenas aprofunda nossa compreensão da biologia do desenvolvimento, mas também abre portas para aplicações práticas no campo da medicina e da biotecnologia.
Referências Bibliográficas:
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VIEIRA, Gilberto Cavalheiro. EVO-DEVO E A EXPANSÃO DAS FRONTEIRAS DA BIOLOGIA EVOLUTIVA. In: Leonardo Augusto Luvison Araújo (org.). Evolução Biológica: da pesquisa ao ensino. Porto Alegre, RS: Editora Fi, 2017. p. 213-241.
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Gérard M, Zákány J, Duboule D. Interspecies exchange of a Hoxd enhancer in vivo induces premature transcription and anterior shift of the sacrum. Dev Biol. 1997.