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Lexikon der Biologie: Paarregel-Gene

Paarregel-Gene, Untergruppe der Segmentierungsgene (Musterbildungsgene) von Drosophila melanogaster, die für Transkriptionsfaktoren codieren und im Blastodermstadium entlang der anterior-posterioren Achse des Embryos in je 7 bis 8 genspezifisch lokalisierten Querstreifen (Gürteln) exprimiert werden (Embryonalentwicklung [Abb. Frühentwicklung bei Drosophila]). Die Paarregel-Gene werden periodisch in alternativen Parasegmenten exprimiert, wobei einige Paarregel-Gene die ungeradzahligen, andere (z.B. fushi tarazu) die geradzahligen Parasegmente determinieren. Die sog. "primären" Paarregel-Gene werden im syncytialen Blastodermstadium durch die Genprodukte der gap-Gene direkt in Streifen unterschiedlicher Intensität exprimiert (z.B. even skipped und hairy), wohingegen die "sekundären" Paarregel-Gene anfänglich jeweils in einem breiten, zusammenhängenden Bereich exprimiert werden, aus dem sich erst nach und nach das Streifenmuster entwickelt (z.B. fushi tarazu und paired). Die Expression der primären Paarregel-Gene wird durch lokale Interaktionen von gap-Genen reguliert und durch Paarregel-Gen-Wechselwirkungen stabilisiert. Primäre Paarregel-Gene sind zur Etablierung des Streifen-Expressionsmusters sekundärer Paarregel-Gene notwendig, was auf eine hierarchische Ordnung der Paarregel-Gene hinweist. Die Paarregel-Gene überführen das aperiodische Muster der gap-Gene in die periodische Gliederung der Körperlängsachse in Parasegmente. Entsprechend enthält die regulatorische Region der Paarregel-Gene unterschiedliche Bereiche, die jeweils die Expression in einem der 7 Streifen regulieren und jeweils unterschiedliche Bindungsstellen für unterschiedliche Transkriptionsfaktoren aufweisen. Fehlt die Funktion einzelner Paarregel-Gene, so fallen auf der larvalen Körperoberfläche mehrere Gürtel aus, die jede zweite Segmentgrenze samt ihrer Umgebung umfassen ( vgl. Abb. ). Die meisten Paarregel-Gene enthalten Homöobox-Sequenzen (Homöobox) und codieren somit für DNA-bindende Proteine (Homöodomäne). Die Paarregel-Gene regulieren die Expression der nachgeschalteten Segmentpolaritäts-Gene und einiger Hox-Gene. engrailed, homöotische Gene, Musterbildung.



Paarregel-Gene

Schematische Darstellung der ventralen Körperoberfläche einer normalen Drosophila-Larve (b) und Ableitung der Phänotypen der Mutanten fushi tarazu (a) und paired (c). Die Körperoberfläche der Mutante setzt sich jeweils aus den mit Raster markierten Streifen der Körperoberfläche des Wildtyps zusammen.

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