Diese Bezeichnung beinhaltet das griechische
Wort homoios für gleich, gleichartig. Warum dieser DNA-Abschnitt,
welcher für die Entwicklung eines heranwachsenden Organismus
eine entscheidende Rolle spielt, solch einen Namen erhalten hat
wird sich im Laufe des nachfolgenden Textes verdeutlichen.
Die Homöobox-Gene, eine besondere Art des Genmaterials
mit einer Basenlänge von 180 Basenpaaren, codieren (übermitteln
in Code-Form die Information für die spezielle Aminosäuresequenz
des entsprechenden Proteins), wie üblich für bestimmte
Proteine als Endprodukte. Diese enthalten jedoch als Besonderheit
einen Abschnitt von 60 Aminosäuren (gebildet durch je ein
Codon = Basentriplett), die Homöodomäne, welche
sich an nachgeschaltete DNA-Sequenzen heftet und sie in ihrer
Transkription aktiviert oder unterdrückt. Sie gilt deshalb
in der Fachsprache auch als Transkriptionsregulationsfaktor.
Die Homöoboxgene sind der Determination
der Zellen vorgeschaltete Gene, welche komplette Genverbände
kontrollieren. Sie sind wichtige Faktoren für die Entwicklung
der verschiedenen Zelltypen und Organe im Organismus. Schon in
frühen Embryonalstadien werden die Zellen durch die Homöobox-Gene
in Segmente aufgeteilt und sind damit auch schon der Entwicklung
zu einem bestimmten Endorgan zugeordnet. Hier entscheidet sich
also bereits welches Organ wo im Erwachsenen Organismus ausgeprägt
wird.
Homöobox-Gene und die daraus resultierenden Homöodomänen
sind in vielen Lebewesen in sehr ähnlicher Weise vorzufinden.
Dies und die ähnliche Form der Entwicklung einiger Organismen-Gruppen
unterstreicht ihre Bedeutsamkeit in frühen Entwicklungsstadien
eines Organismus. So sind die Anfangsstadien in der Entwicklung
eines Organismus, also die Embryonalstadien (Blastulation, Gastrulation,
Neurulation etc.), bei vielen Lebewesen gleich. Es gibt viele
Parallelen in der Abfolge und Art und Weise der Ausbildung einzelner
Bestandteile des Organismus.
Die Homöobox ist sozusagen "Entwicklung in Konserven", denn sie ist ein sehr konservativer DNA-Abschnitt und dient der Regulation und Steuerung von Entwicklungsprozessen im Embryo. Sie ist eine Struktur, die über eine lange Zeitspanne konstant erhalten geblieben ist. Die Homöodomänen weisen, wie bereits erwähnt, deutliche parallelen in den verschiedenen Arten auf. Betrachtet man die zu Antennapedia homologen Gene verschiedener anderer Tierarten gibt es nur beim Menschen einen minimalen Unterschied. Dabei entwickeln sich die Arten Wirbellose und Wirbeltiere seit mehreren 100 Millionen Jahren unabhängig.
| Abb. 1: Homöobox-Gene der Frucht- bzw. Taufliege und des Mausembryos |
Bei DNA-Analysen im Maus-Embryo und dem
Ei der Taufliege Drosophila in der Struktur der Homöobox
sind ebenfalls viele Parallelen gefunden worden. Die homöotischen
(Hom-)Gene der Drosophila und die Hox-Gene, wie sie bei Säugern
genannt werden, sind in der Anordnung auf der DNA und in der
Abfolge ihrer Expression sehr ähnlich. Außerdem entspricht
die Position der Homöobox-Gene auf der DNA der des entsprechend
resultierenden Körperorgans auf der anterior-posterioren
(Vorne/Kopf => Hinten/Hinterleib) Achse. So liegen zum Beispiel
die Gene für die Mundwerkzeuge ganz vorne am 3'-Ende, Brust-Gene
in der Mitte und Gene für das Abdomen am hinteren 5'-Ende
des DNA-Abschnitts. Von vorne und hinten auf der DANN spricht
man hier, weil sie ja bekanntlich in 5'=>3'-Richtung von der
RNA-Polymerase abgelesen wird. |
Lab = Labrum (Mundwerkzeug) |
Eine Mutation, also die fehlerhafte Ausprägung dieses Gens, würde in diesem Beispiel ein Bein anstelle eines Fühlers am Kopf der Taufliege wachsen lassen. Wie es in Abb. 2 dargestellt ist.
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Abb. 2: Mutant des Antennapedia Gens.
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| Am Kopf wächst anstelle des Fühlers ein Bein. (im WWW findest du weitere Bilder zu dieser und anderen Mutationen von Drosophila) |
