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Lexikon der Biologie: homöotische Gene

homöotische Gene [von ö *homöo- ], homeotische Gene, Gene, die in ihrer mutierten Form zu einer homöotischen Transformation (Homöose) führen (Umbildung einer Körperregion in eine andere Körperregion; z.B. bei Drosophila melanogaster im Kopf die Ausbildung von Beinen anstelle von Antennen, ö vgl. Abb. 1 ). Homöotische Gene bestimmen die Identität einer Zellgruppe, indem sie deren Entwicklungsweg festlegen. Dazu ist ihre Expression (Genexpression) während der gesamten Entwicklung notwendig. Homöotische Gene codieren für Transkriptionsfaktoren mit einer Homöodomäne ( ö vgl. Abb. 2 ), welche spezifisch an DNA bindet und so die Aktivität anderer Gene, teilweise auch anderer homöotischer Gene, reguliert. Zu den homöotischen Genen gehören auch die Hox-Gene, welche die anteroposteriore Achse der bilateralen Tiere, aber auch die apikobasale Achse der radiärsymmetrischen Hohltiere (z.B. Hydra) regionalisieren. Bei Wirbeltieren bestimmt die Aktivität der Hox-Gene z.B. die Identität der Wirbel, bei Drosophila legen sie die Identität der Segmente fest, z.B. Ubx die Identität des 3. Thoraxsegments mit Halteren statt Flügeln (homöotische Mutante, Abb.). Die Hox-Gene bestimmen nur die Qualität der Segmente, sind selbst aber keine Segmentierungsgene: Bei Ausfall oder Fehlexpression eines Hox-Gens ändert sich nur die Segmentqualität, die Anzahl der Segmente ist unverändert. – Bei Drosophila wird das Aktivitätsmuster der homöotischen Gene über die vorangehende Aktivität der gap-Gene und Paarregel-Gene gesteuert (Embryonalenwicklung, Abb. Frühentwicklung bei Drosophila). HOM-C, Kontrollgene, morphogenetisches Feld, Musterbildung bei Pflanzen, Musterbildungsgene.



homöotische Gene

Abb. 1: Homöotische Mutante der Fruchtfliege Drosophila melanogaster; a Kopf einer Wildtyp-Fliege, b starke Antennapedia-Mutation, welche die Antennen vollständig zu Beinen transformiert.



homöotische Gene

Abb. 2: Schema des Antennapedia-Typs eines Homöodomänen-Proteins

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