GENES HOX: Características, Implicaciones y Evolución.

GENES HOX:
Características,
Implicaciones y
Evolución.
Alumnos:
 Hauche Fernández Lorenzo
 Luis Javier Galindo González
 Néstor García Expósito
Grupo: 101
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Contenido
1.
Introducción ................................................................................................................................................ 3
a.
Descubrimento ........................................................................................................................................ 3
b.
Características ......................................................................................................................................... 3
c.
Tipos de genes Hox .................................................................................................................................. 4
2.
Evolución de los genes Hox. ........................................................................................................................ 5
3.
Mecanismos de los genes Hox..................................................................................................................... 8
4.
Regulación de los genes Hox. ...................................................................................................................... 8
5.
Genes Hox en vertebrados y estructura. ..................................................................................................... 9
a)
Los genes Hox en vertebrados................................................................................................................. 9
b)
Genes Hox y la evolución de la diversidad axial en vertebrados. ......................................................... 11
6.
Genes Hox y su desarrollo y desarrollo de las extremidades. ................................................................... 12
7.
Conclusión ................................................................................................................................................. 13
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1. Introducción
a. Descubrimento
Genes Hox (desde una abreviatura de homeobox) son un grupo de genes relacionados que controlan el plan
del cuerpo del embrión a lo largo del eje anterior-posterior (cabeza-cola). Después de que los segmentos
embrionarios se han formado, las proteínas Hox determinan el tipo de estructuras (por ejemplo, patas,
antenas, y las alas en moscas de la fruta o las diferentes costillas de vertebrados en los seres humanos) que
se formará en un segmento dado.
Estos genes han sido altamente conservados durante la evolución. Se expresan durante el desarrollo
embrionario de una manera coordinada y se cree que se siguen expresando en prácticamente todos los
tejidos y órganos durante la vida adulta.
Los genes homeobox (Hox) fueron descubiertos a raíz de la observación de las dos mutaciones notables en la
mosca de la fruta, Drosophila melanogaster. En la mutación antenapedia las antenas se cambian por patas,
mientras que en la mutación bithorax, la haltera (un órgano de equilibrio en el tercer segmento torácico) se
transforma en parte de un ala. Estos cambios fueron descritos como transformaciones homeóticas, lo que
significa un cambio de una estructura del cuerpo en otra.
Sobre los años 50, ya se conocía el complejo Bithorax de Drosophila pero no se sabía exactamente su
función. No fue hasta finales de siglo XX, con técnicas moleculares más avanzadas, cuando se supo la función
de estos genes y cuando se descubrieron el resto de genes de Drosophila. Posteriormente se identificaron
estos genes en el resto de organismos, lo que les ha dado mucha importancia en la investigación evolutiva.
b. Características
Su producto proteínico es un factor de transcripción. Se encargan de la regulación de
la morfogénesis y diferenciación celular durante el desarrollo embrionario temprano. Son proteínas capaces
de unirse a secuencias de nucleótidos específicas sobre el ADN llamados potenciadores (enhancers), donde
pueden activar o reprimir los genes. La misma proteína Hox puede actuar como un represor a un gen y un
activador en otro. Por ejemplo, en las moscas (Drosophila melanogaster) el producto de proteína del gen
Hox Antennapedia activa los genes que especifican las estructuras del segundo segmento torácico, que
contiene una pierna y un ala, y reprime los genes implicados en el ojo y la formación de la antena. Contienen
un dominio de unión al ADN muy conservado (homeodominio). El segmento correspondiente de la secuencia
de ADN es conocido como homeobox.
Hay 2 exones. En el segundo se encuentra dicha región.
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En muchos animales, la organización de los genes Hox en el
cromosoma es la misma que el orden de su expresión a lo
largo del eje anterior-posterior del animal en desarrollo, y
por lo tanto se dice que muestran colinealidad. Esto sugiere
que los genes se activan en serie por algún proceso que es
gradual (en duración o intensidad) a lo largo del eje del
cuerpo, y cuya acción se extiende gradualmente a lo largo
de los cromosomas. Generalmente, domina la expresión del
gen situado más “posteriormente”, que inhibe la expresión
de los genes “anteriores” activados previamente.
En el desarrollo de vertebrados los genes Hox se expresan
durante la gastrulación en una etapa temprana, cuando el
embrión genera su eje mayor del cuerpo. En un patrón que
se correlaciona con la expresión espacial de los genes Hox,
genes 3’ se expresan antes de 5' y según el embrión se
desarrolla progresivamente más genes 5’ se van
expresando.
Los genes Hox de los mamíferos son pequeños, cada uno
con sólo dos exones y un intrón único que varía de menos de
200 bases a varias kilobases (Figura 3). El homeobox está
siempre presente dentro el segundo exón de los genes Hox y
muestra un alto grado de homología entre estos genes ,
especialmente dentro de los grupos parálogos . Las estructuras de
los genes homeobox no Hox son más variables, con frecuencia el
homeobox haciendo un puente en el sitio de splicing de un exón.
Las proteínas Hox tienen una cola acídica en el extremo C –terminal
y un pentámero corriente arriba del homeodominio que se une el
TALE (extensión de lazo de tres aminoácido) proteínas que actúan
como cofactores. El homeodominio es un motivo altamente
conservado de 60 aminoácidos. La función del homeodominio se
sugirió por su similitud a la secuencia de proteinas de varios
procariotas reguladoras de genes que contienen un dominio de girohelice-giro de unión al ADN. El homeodominio se puede dividir en
tres regiones helicoidales. La hélice 3 contacta con el surco mayor
del ADN, mientras que las hélices 1 y 2 se encuentran por encima
del ADN. Más contacto del homeodominio al ADN es hecho por la secuencia que procede la hélice 1, el brazo
de N-terminal. La unión de cofactores Hox , (exd en Drosophila, Meis o PBX en los mamíferos ) aumenta la
estabilidad de la unión de Hox al ADN
c. Tipos de genes Hox
No existe una clasificación global y que sea seguida por todos pero se pueden diferenciar en:
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

Genes Hox sensu estricto: son los que se encuentran ubicados espacialmente de algún cluster o
complejo de genes homeóticos. Por ejemplo, los genes homeóticos en Drosophila
melanogaster están agrupados en dos complejos situados en un mismo cromosoma, el cromosoma
El primero de ellos es el complejo Antennapedia que regula el desarrollo de la cabeza y de los
segmentos torácicos anteriores de la mosca adulta. El segundo es el complejo Bithorax que incluye
genes que regulan los segmentos abdominales y torácicos posteriores de la mosca adulta. El
complejo Antennapedia consta de cinco genes. Los genes homeóticos del complejo Bithorax son
tres.
Genes Hox sensu lato: el resto de genes con homeodominio que no se encuentran dentro de los
clusters sin embargo cumplen funciones muy similares a los sensu estricto.
2. Evolución de los genes Hox.
Los genes homeobox están presentes en los genomas de todos los animales que han sido mapeados hasta
ahora, así como en los genomas de plantas y hongos, lo que indica que los orígenes son antiguos y preceden
a antes de que divergieran estos reinos.
Los genes homeobox surgieron a partir de un gen homeobox fundador llamado ProtoANTP o
Protoantennapedia el cual se ha sugerido surgió hace aproximadamente 1000 millones de años, que por
cisduplicación (duplicaciones que dan lugar a dos genes situados sobre el mismo cromosoma, uno a
continuación del otro) dio lugar a dos genes, el ProtoHox y el ProtoNK. 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. Este megacomplejo debió estar ya presente antes de la separación de
cnidarios
y
organismos
con
simetría
bilateral.
El complejo ParaHox habría surgido de una duplicación del ProtoHox, probablemente con cuatro genes, de
los que se perdería uno en el complejo ParaHox. Este cluster no habría aumentado de tamaño o incluso
habría desaparecido en muchos linajes a lo largo de la evolución. Otra hipótesis señala que el complejo
ProtoHox pudo ser más pequeño, con sólo dos o tres genes. El complejo Hox ha mantenido su integridad,
mientras que los ParaHox y NK se han mantenido agrupados solo en algunos linajes.
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Las esponjas no tienen este cluster de genes Hox, esto nos sugiere que esta duplicación vino dada después
de la divergencia del subreino parazoos (que incluyen a los poríferos o esponjas y placozoos).
Esto es otro ejemplo simple de la estructura a nivel corporal de las esponjas comparados con otros animales
multicelulares.
El nematodo Caenorhabditis elegans tiene un solo grupo de al menos 5 genes Hox. Amphioxus es un cordado
similar a un vertebrado el cual tiene notocorda y músculos segmentados derivados de somitas pero que no
han desarrollado una verdadera columna vertebral. Tiene solo un grupo Hox que contiene 10 genes Hox y
esta agrupación es considerada como homóloga a un agrupamiento ancestral del cual todos los vertebrados
con agrupaciones Hox derivaron.
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Dos eventos de duplicación ocurrieron en la evolución temprana en vertebrados, resultado en los cuatro
agrupamientos vistos en mamíferos y pájaros. La perdida de algunos de los genes Hox en cada agrupamiento
también ha ocurrido con el resultado de que no todos los genes Hox primordiales o ancestrales están
representados en cada uno de los cuatro agrupamientos o clusters. Es
interesante el ejemplo de algunos peces, como el pez zebra, en el que se ha
producido una duplicación más, resultando en 7 agrupamientos o clusters.
En el segundo esquema podemos observar como se ha conservado el
agrupamiento de genes entre el grupo de genes HOM-C y los grupos de
genes HOX.
Los cuatro grupos de genes Hox que se pueden encontrar en los mamíferos
se conservan desde el complejo de Drosophila Hom C en términos de
secuencia de nucleótidos y la expresión colineal. Durante el desarrollo
embrionario, los genes se expresan en un patrón que se correlaciona con la
posición cromosómica, representado aquí por humanos y de ratón. También
podemos ver que los genes más cercanos a la región 3´ se van a expresar
antes que los que se encuentran en la región 5´.
Actualmente, se conoce el número de genes que conforman el complejo Hox de varias especies de animales,
por ejemplo, se sabe que las moscas Drosophila poseen 8 genes en su complejo Hox, y otros grupos
de artrópodos como quelicerados y miriápodos poseen 10 genes en su complejo Hox . En algunos grupos
provenientes del linaje de los vertebrados sarcopterigios, tanto el número de genes así como el número de
complejos en los que se encuentran distribuidos es variable, por ejemplo, en mamíferos placentarios (como
humanos y ratones), al igual que en tortugas, aves, salamandras, cocodrilos,lagartijas y serpientes, se han
identificado 39 genes Hox distribuidos en 4 complejos; en marsupiales (comadreja)
y monotremas (ornitorrinco) se cree que el número de genes Hox podría ser el mismo que en mamíferos
placentarios, sin embargo, aún no se ha llegado a una conclusión definitiva; en ranas se han identificado 38
genes y en algunos peces pulmonados como Protopterus annectens, se han identificado 42 genes . Esta
información se resume en la siguiente tabla:
Linaje
Placentarios
Marsupiales
Monotremas
Aves
Cocodrilos
Tortugas
Serpientes
Lagartijas
Ranas
Salamandras
Cecílidos
Peces pulmonados
Celacantos
Especie
Mus musculus
Monodelphis domestica
Ornithorhynchus anatinus
Gallus gallus
Crocodylus siamensis
Pelodiscus sinensis
Naja atra
Anolis carolinensis
Xenopus tropicalis
Batrachuperus tibetanus
Ichthyophis bannanicus
Protopterus annectens
Latimeria menadoensis
Número de genes Hox
39 genes
39 genes *
39 genes *
39 genes
39 genes
39 genes
39 genes
40 genes
38 genes
39 genes
39 genes
42 genes
42 genes
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3. Mecanismos de los genes Hox.
Los numerosos casos de conservación en la función de los genes del desarrollo en animales evolutivamente
muy diversos nos conducen a una nueva paradoja. Mientras los reguladores genéticos centrales del
desarrollo como los genes Hox parecen estar ampliamente conservados, tanto los procesos del desarrollo
como las formas y las funciones de los distintos grupos de animales son diferentes. Por lo que nos
preguntamos como es posible entonces reconciliar la existencia de tanta diversidad en la forma y función de
los animales con los sorprendentes hallazgos que indican que la misma base genética de construcción de los
animales fue conservada estrictamente durante la evolución.
El área Evo-Devo ha dilucidado que aunque los componentes genéticos que controlan el desarrollo están
muy conservados, variaciones en la regulación y el funcionamiento de estos genes son suficientes como para
generar un alto grado de diversidad en los procesos de desarrollo controlados por estos genes.
Recientemente, en varios estudios se han investigado las bases moleculares de los cambios en la función de
los genes Hox durante la evolución. Estos trabajos indican que ciertas modificaciones a nivel molecular son
capaces de cambiar la función de los genes Hox durante el desarrollo de distintas especies.
Probablemente, cuatro mecanismos principales sean los que gobiernen la evolución de este grupo de genes:
a) cambios en la expresión de los genes Hox, por ejemplo causados por una alteración o variación
en la secuencia reguladora de los mismos genes Hox que activan la transcripción de los genes
Hox en el embrión.
b) cambios en la regulación de los genes target de Hox sin cambios en la expresión de los genes
Hox. Por ejemplo debidos a un cambio en la secuencia de un gen que antes no era target de Hox
y tras el cambio se convierte en un target de éste.
c) cambios en la función de las proteínas Hox a través de cambios en las secuencias codificantes de
dichas proteínas.
d) cambios en la regulación postranscripcional de los genes Hox, los cuales alteran la función de las
proteínas codificadas por estos genes.
Así, estos cuatro mecanismos, podrían ayudar a explicar la aparición de novedades evolutivas como alas,
cuernos, extremidades, mandíbulas, etc., en distintos grupos de animales
Esto quiere decir que muchos genes clave para el control del desarrollo están evolutivamente conservados
entre grupos de animales con una larga evolución independiente. Sin embargo el funcionamiento molecular
de estos genes en distintos animales puede ser muy diferente.
4. Regulación de los genes Hox.
Los genes Hox son regulados por genes efectores, pero ellos a su vez se regulan a sí mismos por genes
gap(definen las regiones del embrión) y por genes de regla par (que son un tipo de genes envueltos en el
desarrollo de los segmentos embrionarios de los insectos que definen los pares de segmentos), (se definen
por el efecto de una mutación en ese gen, que provoca la pérdida de la pauta de desarrollo normal en
segmentos alterna) los cuales son regulados por mRNA de procedencia materna. Esto resulta en una cascada
de factores transcripcionales: los factores maternos activan a los gap o a las pair-rule genes; y estos a su vez
activan a los genes Hox. Luego, finalmente, los genes Hox activan a los genes efectores que provocan los
segmentos en el desarrollo embrionario para la diferenciación.
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La regulación se logra vía gradientes de concentración de proteínas,
llamados campos morfogenéticos que son un grupo de células
capaces de responder a señales bioquímicas discretas, localizadas
que conducen al desarrollo de estructuras u órganos morfológicos
específicos.
Por ejemplo, altas concentraciones de una proteína materna y una
baja concentración de otras podrán convertirse en un conjunto
específico de gaps o de par-rule genes. En moscas, la banda 2 en el
embrión es activada por las proteínas maternas Bicoid y Hunchback,
pero reprimidas por las proteínas gap Giant y Kruppel. Por lo tanto,
la banda 2 solo se formará donde hay Bicoid y Hunchback, pero no
donde hay Giant y Kruppel.
Las hebras de microRNA localizadas en los clusters Hox se han
mostrado que inhiben los genes Hox anteriores (fenómeno de
prevalencia posterior), posiblemente mejora el patrón de expresión.
En RNA no codificante (ncRNA) se ha mostrado que es abundante
en agrupamientos Hox. En humanos, 231 ncRNA estarían presentes.
Uno de estos, HOTAIR, se silencia en trans (que se transcribe a partir del clúster HoxC e inhibe genes tardíos
HOXD) por la unión a las proteínas del grupo Polycomb (PRC2)
La estructura de la cromatina es esencial para la transcripción pero esto también requiere una salida de
bucle del territorio cromosómico.
En los animales superiores, incluyendo los seres humanos, el ácido retinoico regula la expresión diferencial
de los genes Hox a lo largo del eje anteroposterior. Los genes en los extremos 3' de grupos Hox son
inducidos por el ácido retinoico que resulta en dominios de expresión que se extienden más anteriormente
en el cuerpo en comparación con 5´genes Hox que no son inducidas por el ácido retinoico que resulta en
dominios de expresión que permanecen más posterior.
5. Genes Hox en vertebrados y estructura.
a) Los genes Hox en vertebrados
Los genes Hox son una familia de genes regulatorios expresados a lo largo de eje A-P en la mayoría de los
metazoos. Debido a su papel como reguladores en la transcripción en los patrones de formación en la
ontogenia son factores obvios de estudio en mecanismos de ontogenia así como la relación entre ontogenia
y filogenia.
Los homólogos en vertebrados del cluster bithorax / antenapedia son los genes Hox, por lo general que se
encuentra en cuatro grupos (revisado por Duboule). En el hombre, los cuatro grupos de genes HOX (A-D) son
situados en distintos cromosomas, en 7p15, 17q21.2, 12q13 y 2q31. Cada grupo consta de 13 grupos
parálogos de entre nueve y once miembros asignados sobre la base de la similitud de secuencias y posición
relativa dentro de la agrupación. Un alto grado de homología es evidente entre los genes HOX humanos y los
genes Hom-C de Drosophila, (figura 2). Por lo tanto los grupos parálogos humanos 1-8 están más
estrechamente relacionados con la Antennapedia (Antp), con grupos
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Los patrones de variación y constricción en las formulas axiales entre diferentes clases de vertebrados
demuestra que la trasposición (variación entre taxas de vertebrados de los distintos números de segmentos
que contribuyen a las regiones del eje A-P en vertebrados) ha sido un fenómeno evolutivo importante en el
establecimiento y radiación de los distintos grupos de vertebrados. Los mamíferos son una clase de
vertebrados con alta variabilidad morfológica. Con pocas excepciones sin embargo están constreñidos por el
número fijo de siete vertebras cervicales sean ballenas o jirafas. Las aves varían entre 13 y 25. Incluso
cuando el numero de vertebras precaudales en vertebrados es casi siempre el mismo, como es el caso entre
pollos y ratones la longitud relativa de regiones específicas, como las cervicales frente a la toráxica puede
variar considerablemente.
Los miembros de la familia de los genes Hox se expresan en el eje A-P, a distintos niveles en el sistema
nervioso central y el mesodermo en los embriones de vertebrados. Tienen una ordenación muy específica de
anterior a posterior en un orden colinear con si posición relativa en el cromosoma. Por lo que podemos ver
su papel primario en patrones embrionicos. Estudios de eliminación de expresión, y inactivación de genes
Hox en Drosophyla y raton demuestra la especificidad regional a lo largo del eje A- P en estos genes. Ejemplo
al añadir acido retinoico para perturbar los patrones de expresión de los genes Hox en cria de ratón resulta
con la transformación de vertebras de un tipo a otro (de cervical a torácica). Esta unión entre la expresión de
estos genes y la morfología vertebral sugiere que los genes Hox pueden haber jugado un rol importante en la
evolución de la variación axial.
Existen dos teorías.
O bien los genes Hox podrían simplemente marcar un sistema cordinado A-P con limites de expresión que no
varíe con respecto a un punto fijado y seria numéricamente invariante entre especies a cada nivel axial. En
este caso la variación en la morfología se alcanzaría por alteración en la respuesta de genes corriente abajo
en un código Hox dado. En este modelo los dominios de expresión de un grupo de genes Hox producirían
consistentemente un segmento en el plan corporal a pesar de la morfología trasposicional
La otra alternativa es que la expresión de los dominios de genes Hox estén transpuestos a lo largo del axis en
registro con la morfología. En este modelo una combinación de genes Hox que se expresa en el mismo
segmento resulta en la identidad morfológica de la vertebra resultante. El fenómeno primario de evolución
de la formula axial seria una alteración en la expresión (corriente arriba) de reguladores de los clusters Hox.
No se ha logrado distinguir cual modelo es el correcto.
Estudios de expresión en vertebrados. Los estudios de expresión en vertebrados se realizan mediante
inmunohistoquímica con ribosondas. Estas ribosondas poseen insertos de genes Hox complementarias
marcadas. Fueron revelados por inmunohistoquimica al utilizar anticuerpos específicos marcados. Existen 4
clusters principales de genes Hox, el Hoxa, Hoxb, Hoxc y Hoxd que se creen que son producto de dos
dublicaciones secuenciales de un único cluster. Dentro de cada uno de estos cluster hay genes que son
homologos a un gen en otro cluster. Estos se conocen como parálogos y estos parálogos son los que se
estudian.
Estas ribosondas poseen insertos de genes Hox complementarias marcadas. Fueron revelados por
inmunohistoquímica al utilizar anticuerpos específicos marcados. Existen 4 clusters principales de genes Hox,
el Hoxa, Hoxb, Hoxc y Hoxd que se creen que son producto de dos duplicaciones secuenciales de un único
cluster. Dentro de cada uno de estos cluster hay genes que son homólogos a un gen en otro cluster. Estos se
conocen como parálogos y estos parálogos son los que se estudian.
Entonces se estudiaron las regiones de expresión a lo largo del eje axial en los que se expresaban cada uno
de estos de genes. Apreciamos como cada grupo de parálogos se encargan de la expresión de un segmento
determinado. Y la variación de cuales eran estos segmentos si era en pollo o en ratón.
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Primera imagen es una hibridación in sito para miembros del parálogo 9 en los que esta Hoxa-9, Hoxb-9,
Hoxc-9 y Hoxd-9 para pollo y ratón. Tiene el límite en la última vertebra torácica.
Paralogo 10. Con limite en la última vertebra lumbar en pollo y en la primera sacral en ratón
b) Genes Hox y la evolución de la diversidad axial en vertebrados.
Todo el juego de genes Hox parecen que han estado presentes en el antecesor común de los tetrápodos y
peces modernos. Este animal ancestral carecía de las distintivas regiones axiales presentes en tetrápodos,
pero es virtualmente seguro que sus genes Hox se expresaban en una progresión linear A-P. Estos patrones
de expresión probablemente sirvieron para definir unidades que
subsecuentemente se han convertido en regiones especializadas.
Es decir diversos caminos morfológicos en peces y tetrápodos.
Una evidencia importante fue encontrada en el parálogo Hox-9. La
expresión de Hoxd-9 es anómala y se sale de rumbo con respecto a
la expresión de los otros genes que pertenecen a éste parálogo.
Hoxa-9, Hoxb-9 y Hoxc-9 están asociadas con la transición de
vertebras torácicas a lumbares, sin embargo Hoxd-9 esta anclada a
la transición presacral-sacral en los ratónes y pollos estudiados.
Recordando que basándonos en evidencia fósil la ventaja de una
pelis anclada a la columna fue una transición grande entre
antecesores de tetrápodos anfibios y los tetrápodos actuales. Por lo
que es de pensansar que el cambio de Hoxd-9 lejos de sus otros parálogos puede ser el resultado de una
transición evolucionaria de peces a tetrápodos. El paralogo Hox-9 parece haber sido influente en el la
transición evolutiva de de la trancision tórax-lumbar desde un tronco similar al anfibio más uniforme. Esta
hipótesis sugiere que la generación de nuevas relaciones de expresión de genes por la transposición de los
límites de expresión podría resultar en la generación de nuevas regiones morfológicas, así como los cambios
posicionales en regiones pre-existentes.
Representación esquemática de la variación hallada en los distintos niveles de transición cervical-torácica en
el gen Hoxc-6 lo que demuestra la variación que puede haber para un mismo gen en distintas especies.
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6. Genes Hox y su desarrollo y desarrollo de las extremidades.
Los genes Hox definen los patrones de desarrollo de las extremidades de vertebrados. En el pollo, al menos
23 Hox genes se expresan durante el desarrollo de las extremidades, con Hoxa9 expresado en la parte
proximal de las extremidades donde desarrollan el húmero o el fémur. Hoxa9, Hoxa10 y HOXA11 se
expresan en la extremidad anterior, donde desarrollan el radio y el cúbito (o de la tibia y el peroné). Hoxa9 a
HOXA13 se expresan en la muñeca (o tobillo) y los dígitos. Se encontró un patrón similar de expresión para
los genes Hoxd mientras que la expresión de la agrupación Hoxc era más compleja. Estas observaciones
ilustran que redes complicadas de expresión de genes están implicados en el desarrollo de órganos, y
sugieren que la redundancia funcional entre los genes Hox puede enmascarar los efectos de la disminución
en la expresión o las mutaciones en los genes Hox individuales. Sin embargo, una serie de anomalías en la
formación de extremidades humanas han sido ligadas a genes Hox específicos.
Los genes Hox están también involucrados en la formación y desarrollo de extremidades. Es interesante ver
como estos genes actúan una vez el organismo ya está desarrollado (ya han cumplido su función teorica),
para esto un organismo interesante son los anfibios urodelos que tienen la extraordinaria capacidad de
regenerar a la perfección extremidades después de perderlas. Entre ellos el más interesante y estudiado es
el Axolote (Ambystoma mexicanum). Se estudiaron dos genes Hox del cluster A que se vieron presentaban
gran nivel de actividad en Hoxa-13 y el Hoxa-9. Se reportó que ambos genes se reexpresaban en etapas
tempranas en la cascada de regeneración entre los primeros marcadores moleculares para la diferenciación
de las células del muñon en una nueva extremidad.
Para el estudio se amputaron los miembros de los animales, luego se aislaron los ARN y crearon librería de
cDNA de las cuales aislaron los genes Hox deseados (Hoxa-13 y Hoxa-9), a continuación se crearon sondas
marcadas de RNA y siguieron los pasos antes nombrados para la realización de una hibridación in situ de los
muñones de axolote en distintas etapas de regeneración. La expresión de los genes fue visualizada por
marcadores inmunohistoquimicos y los niveles de expresión cuantificados por northern.
Se aprecia como Hoxa-9 se expresa temprano en el desarrollo de la extremidad y se sigue detectando hasta
el desarrollo oseo y de la mano.
La expresión de Hoxa-13 se detecta más tarde y en células más restingidas distales que en Hoxa-9. Sus
mayores niveles de expresión quedan restringidos a etapas mas tardias.
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Hoxa-13 ha sido apreciado en el desarrollo de extremidades de ratón. Por lo que se abre un posible campo
de interés. Si este gen se expresa en etapas tempranas del desarrollo de extremidades tal vez el estudio de
este gen Hox y otros que puedan descubrirse puedan servir para regeneración de extremidades perdidas en
mamíferos al reactivarlos. Aunque teóricamente posible esto aun es ciencia ficción.
7. Conclusión
Es muy claro que estos genes han tenido bastante éxito a lo largo de la evolución y de ahí que se hayan
conservado y que estén presentes en tantos organismos hoy en día. Mediante su estudio se podrían intentar
establecer relaciones filogenéticas y ayudar a esclarecer, en cierto modo, cuáles han sido los pasos de la
evolución.
Los intentos por comprender el papel de los genes Hox tanto en el desarrollo normal como el anormal se
verá reforzada por la identificación de sus reguladores de corriente arriba y los genes diana corriente abajo.
Además todavía queda mucho por investigar y conocer sobre el papel de los genes Hox sobre el proceso de
desarrollo embrionario en la mayoría de los grupos animales.
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