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Kompaktlexikon der Biologie: Homöobox-Gene

Homöobox-Gene, homöotische Gene, Hox-Gene, die Bez. für eine Gruppe von Genen, die erstmals bei Drosophila melanogaster beschrieben wurden und dort durch ihre Aktivität die Embryonalentwicklung steuern. H. – G. stehen dabei am Ende einer sukzessiv ablaufenden Segmentierungskaskade, die für die spätere Ausbildung von Kopf, Thorax und Abdomen sowie der jeweiligen zugehörigen Strukturen (Antennen, Flügel, Beine) verantwortlich ist, deren genaue Lage bereits in den Segmenten des Embryos bestimmt wird. So sorgt z.B. das so genannte Antennapedia-Gen normalerweise für die Ausbildung von Beinen. Durch eine homöotische Mutation dieses Gens tragen die Mutanten am Kopf Beine, wo normalerweise die Antennen vorhanden sind.

Sequenzvergleiche der H. – G. von Drosophila ergaben, dass allen Genen eine 180 bp lange DNA-Sequenz, die Homöobox gemein ist, die auf Proteinebene für einen als Homöodomäne bezeichneten Abschnitt codiert. Sie weist ein typisches Helix-Turn-Helix-Motiv auf, das auf eine Funktion der Proteine als DNA-bindende Proteine und Transkriptionsfaktoren hindeutet.

Mit Hilfe der Homöobox wurden H. – G. inzwischen u.a. auch beim Nematoden Caenorhabditis elegans, beim Krallenfrosch, Xenopus laevis, beim Zebrafisch sowie bei Mäusen und dem Menschen identifiziert. ( vgl. Abb. ) Bei letzteren sind die H. – G. an der Bildung von Fingern und Zehen beteiligt. Die H. – G. sind sowohl bei Drosophila als auch bei der Maus in Genkomplexen angeordnet, wobei eine räumliche Kolinearität zwischen der Anordnung der Gene und ihrer Expression entlang der Körperachse bzw. den Gliedmaßenknospen vorhanden ist.

Bei Pflanzen existieren Blühmutanten (Blütenbildung), die an die homöotischen Mutationen von Drosophila erinnern, da bei ihnen die Identität der Wirtel innerhalb der Blüte verändert sind (MADS-Box-Gene).



Homöobox-Gene: Vergleich zwischen Fliege und Maus. Die einzelnen Klassen sind nummeriert und ihre Lage in den Genkomplexen angezeigt. Bei Drosophila existiert ein Genkomplex, bei der Maus gibt es vier

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Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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