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Lexikon der Biologie: Segmentpolaritäts-Gene

Segmentpolaritäts-Gene, segment-polarity-Gene, Segmentierungsgene (Musterbildungsgene) von Drosophila melanogaster, die im Blastodermstadium entlang der anterior-posterioren Achse des Embryos in 14 bis 15 Streifen, d.h. in jedem Segmentäquivalent, exprimiert werden. Sie codieren für Proteine, die entweder Transkriptionsfaktoren darstellen oder Komponenten von Signaltransduktionswegen sind. Die Segmentpolaritäts-Gene legen die Abfolge (Polarität) der unterschiedlichen Bereiche innerhalb eines jeden Segments fest. In späteren Entwicklungsstadien bestimmen sie die Entwicklung der Flügel- und Bein-Imaginalscheiben. Die Lage der Expressionsstreifen der Segmentpolaritäts-Gene engrailed und hedgehog entspricht jeweils der anterioren Grenze eines sog. Parasegments, einer metameren Einheit im Embryo, die gegenüber den zukünftigen Segmenten versetzt ist. Demgegenüber entsprechen die Streifen des Segmentpolaritäts-Gens wingless den posterioren Parasegmentgrenzen. In allen Zellen, die weder engrailed noch hedgehog exprimieren, wird patched exprimiert, dessen Genprodukt als membranständiger Rezeptor für das von hedgehog codierte Protein fungiert. Die Ausbildung alternierender Expressionsstreifen der Segmentpolaritäts-Gene bedarf der Aktivität verschiedener Paarregel-Gene, die regulierend auf die Segmentpolaritäts-Gene einwirken (Homöobox, Homöodomäne). Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Segmentpolaritäts-Genen stabilisieren die Ausbildung und Polarität der Segmente. Wird z.B. das Genprodukt von wingless nicht mehr gebildet, werden auch engrailed und hedgehog nicht mehr exprimiert, und es bilden sich keine Segmentgrenzen oder es fehlen bestimmte Teile eines jeden Segments, wobei vorhandene Segmentbereiche zum Teil spiegelbildlich verdoppelt vorkommen können. – In Wirbeltieren gibt es zu den Segmentpolaritäts-Genen von Drosophila homologe Proteine, die als Positionssignale u.a. die Ausbildung der dorsoventralen Achse (z.B. wnt, homolog zu wingless) oder die Ausbildung von Neuralrohr und Gliedmaßen beeinflussen (z.B. sonic hedgehog, homolog zu hedgehog; engrailed bei Wirbeltieren mit gleicher Bezeichnung). Embryonalentwicklung (Abb. Frühentwicklung bei Drosophila).

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