Gen homeotik
Gen homeotik adalah gen yang mengatur perkembangan struktur anatomi pada berbagai organisme seperti echinodermata,[1] serangga, mamalia, dan tumbuhan. Gen homeotik sering mengkode protein faktor transkripsi, dan protein ini memengaruhi perkembangan dengan mengatur jaringan gen hilir yang terlibat dalam pola tubuh.[2]
Mutasi pada gen homeotik menyebabkan bagian tubuh yang bergeser (homeosis), seperti antena yang tumbuh di bagian posterior lalat, alih-alih di kepala.[3] Mutasi yang menyebabkan perkembangan struktur ektopik biasanya mematikan.[4]
Jenis
[sunting | sunting sumber]Terdapat beberapa subset gen homeotik. Subset ini mencakup banyak gen Hox dan ParaHox yang penting untuk segmentasi.[5] Gen Hox ditemukan pada hewan bilateral, termasuk Drosophila (di mana gen ini pertama kali ditemukan) dan manusia. Gen Hox merupakan subset dari gen homeobox. Gen Hox seringkali terkonservasi antar spesies, sehingga beberapa gen Hox pada Drosophila homolog dengan gen pada manusia. Secara umum, gen Hox berperan dalam mengatur ekspresi gen serta membantu perkembangan dan penetapan struktur spesifik selama pertumbuhan embrio. Hal ini dapat berkisar dari segmentasi pada Drosophila hingga perkembangan sistem saraf pusat (SSP) pada vertebrata.[6] Baik Hox maupun ParaHox dikelompokkan sebagai gen mirip HOX (HOXL), subset dari kelas ANTP (dinamai berdasarkan gen Drosophila, Antennapedia).[7]
Gen-gen ini juga mencakup gen yang mengandung MADS-box yang terlibat dalam model ABC perkembangan bunga.[8] Selain tumbuhan penghasil bunga, motif MADS-box juga terdapat pada organisme lain seperti serangga, khamir, dan mamalia. Motif ini memiliki beragam fungsi, tergantung pada organismenya, termasuk perkembangan bunga, transkripsi proto-onkogen, dan regulasi gen pada sel tertentu (seperti sel otot).[9]
Meskipun istilah-istilah tersebut sering dipertukarkan, tidak semua gen homeotik merupakan gen Hox; gen MADS-box bersifat homeotik tetapi bukan gen Hox. Dengan demikian, gen Hox merupakan subset dari gen homeotik.
Drosophila melanogaster
[sunting | sunting sumber]
Salah satu organisme model yang paling umum dipelajari terkait gen homeotik adalah lalat buah Drosophila melanogaster. Gen Hox homeotiknya terdapat di kompleks Antennapedia (ANT-C) atau kompleks Bithorax (BX-C) yang ditemukan oleh Edward B. Lewis.[10] Masing-masing kompleks berfokus pada area perkembangan yang berbeda. Kompleks Antennapedia terdiri dari lima gen, termasuk proboscipedia, dan terlibat dalam perkembangan bagian depan embrio, membentuk segmen kepala dan toraks.[11] Kompleks bithorax terdiri dari tiga gen utama dan terlibat dalam perkembangan bagian belakang embrio, yaitu abdomen dan segmen posterior toraks.[12]
Selama perkembangan (dimulai pada tahap blastoderm embrio), gen-gen ini terus-menerus diekspresikan untuk menetapkan struktur dan peran pada berbagai segmen tubuh lalat.[13]
Penelitian
[sunting | sunting sumber]Banyak penelitian telah dilakukan pada gen homeotik di berbagai organisme, mulai dari pemahaman dasar tentang cara kerja molekul, mutasi, hingga bagaimana gen homeotik memengaruhi tubuh manusia. Perubahan tingkat ekspresi gen homeotik dapat berdampak negatif pada organisme. Misalnya, dalam sebuah penelitian, fitoplasma patogen menyebabkan gen homeotik pada tumbuhan berbunga mengalami peningkatan atau penurunan regulasi yang signifikan. Hal ini menyebabkan perubahan fenotip yang parah, termasuk pengerdilan, cacat pada putik, hipopigmentasi, dan perkembangan struktur seperti daun pada sebagian besar organ bunga.[14] Dalam penelitian lain, ditemukan bahwa gen homeotik Cdx2 bertindak sebagai penekan tumor. Pada tingkat ekspresi normal, gen tersebut mencegah tumorgenesis dan kanker kolorektal ketika terpapar karsinogen; namun, ketika Cdx2 tidak diekspresikan dengan baik, karsinogen menyebabkan perkembangan tumor.[15] Penelitian-penelitian ini, bersama dengan banyak penelitian lainnya, menunjukkan pentingnya gen homeotik bahkan setelah perkembangan.
Lihat juga
[sunting | sunting sumber]Referensi
[sunting | sunting sumber]- ↑ Popodi, Ellen; et al. (1996). "Sea Urchin Hox Genes: Insights into the Ancestral Hox Cluster". Mol. Biol. Evol. 13 (8): 1078–1086. doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a025670. PMID 8865662.
- ↑ Hirth F, Hartmann B, Reichert H (May 1998). "Homeotic gene action in embryonic brain development of Drosophila". Development. 125 (9): 1579–89. doi:10.1242/dev.125.9.1579. PMID 9521896.
- ↑ Bürglin TR (2013). "Homeotic Mutation". Brenner's Encyclopedia of Genetics (Edisi 2nd). hlm. 510–511. doi:10.1016/B978-0-12-374984-0.00727-0. ISBN 978-0-08-096156-9.
- ↑ Andrew DJ, Horner MA, Petitt MG, et al. (March 1, 1994). "Setting limits on homeotic gene function: restraint of Sex combs reduced activity by teashirt and other homeotic genes". EMBO Journal. 13 (5): 1132–44. doi:10.1002/j.1460-2075.1994.tb06362.x. PMC 394922. PMID 7907545.
- ↑ Young T, Rowland JE, van de Ven C, et al. (October 2009). "Cdx and Hox genes differentially regulate posterior axial growth in mammalian embryos". Dev. Cell. 17 (4): 516–26. doi:10.1016/j.devcel.2009.08.010. PMID 19853565.
- ↑ Akin ZN, Nazarali AJ (2005). "Hox Genes and Their Candidate Downstream Targets in the Developing Central Nervous System". Cellular and Molecular Neurobiology. 25 (3–4): 697–741. doi:10.1007/s10571-005-3971-9. PMC 11529567. PMID 16075387. S2CID 9804218.
- ↑ Holland, Peter WH; Booth, H Anne F; Bruford, Elspeth A (2007). "Classification and nomenclature of all human homeobox genes". BMC Biology. 5 (1): 47. doi:10.1186/1741-7007-5-47. PMC 2211742. PMID 17963489.
- ↑ Theissen G (2001). "Development of floral organ identity: stories from the MADS house". Curr. Opin. Plant Biol. 4 (1): 75–85. Bibcode:2001COPB....4...75T. doi:10.1016/S1369-5266(00)00139-4. PMID 11163172.
- ↑ Shore P, Sharrocks AD (1995). "The MADS-box family of transcription factors". European Journal of Biochemistry. 229 (1): 1–13. doi:10.1111/j.1432-1033.1995.0001l.x. PMID 7744019.
- ↑ Heuer JG, Kaufman TC (May 1992). "Homeotic genes have specific functional roles in the establishment of the Drosophila embryonic peripheral nervous system". Development. 115 (1): 35–47. doi:10.1242/dev.115.1.35. PMID 1353440.
- ↑ Randazzo FM, Cribbs DL, Kaufman TC (Sep 1991). "Rescue and regulation of proboscipedia: a homeotic gene of the Antennapedia Complex". Development. 113 (1): 257–71. doi:10.1242/dev.113.1.257. PMID 1684932.
- ↑ Maeda RK, Karch F (Apr 2006). "The ABC of the BX-C: the bithorax complex explained". Development. 133 (8): 1413–22. doi:10.1242/dev.02323. PMID 16556913.
- ↑ Breen TR, Harte PJ (January 1993). "trithorax regulates multiple homeotic genes in the bithorax and Antennapedia complexes and exerts different tissue-specific, parasegment-specific and promoter-specific effects on each". Development. 117 (1): 119–34. doi:10.1242/dev.117.1.119. PMID 7900984.
- ↑ Himeno M, Neriya Y, et al. (July 1, 2011). "Unique morphological changes in plant pathogenic phytoplasma-infected petunia flowers are related to transcriptional regulation of floral homeotic genes in an organ-specific manner". The Plant Journal. 67 (6): 971–79. doi:10.1111/j.1365-313X.2011.04650.x. PMID 21605209.
- ↑ Bonhomme C, Duluc I, et al. (October 2003). "The Cdx2 homeobox gene has a tumour suppressor function in the distal colon in addition to a homeotic role during gut development". Gut. 52 (10): 1465–71. doi:10.1136/gut.52.10.1465. PMC 1773830. PMID 12970140.