2005-09-06

    Descubriendo genes: hoxb13a en Danio rerio

    Acabo de caer en la cuenta de que la semana pasada ocurrió algo sensacional y que no os lo he contado. No, no estoy hablando (de momento) de el genoma del chimpancé, sino de otro artículo aparecido en Evolution and Development:
    Genomic annotation and transcriptome analysis of the zebrafish (Danio rerio) hox complex with description of a novel member, hoxb13a

    Quizá deba empezar relatando por qué los genes hox son tan importantes, pero creo que sólo explicar eso me llevaría varias historias como ésta, así que por el momento conformémonos con decir que estos genes son los responsables de establecer las identidades segmentales a lo largo del eje antero-posterior del embrión en desarrollo, es decir, su patrón espacio-temporal de expresión determina qué órganos se formarán dónde. Ya os podéis imaginar el tipo de fenotipos que pueden tener estos mutantes.

    Los autores reportan los resultados de varios estudios genómicos utilizando el pez cebra como modelo. El más relevante es la identificación del gen hoxb13a. Como podéis ver en la figura, el grado de conservación de la proteína en distintas especies de peces teleósteos es elevadísimo, lo que nos da una pista sobre la relevancia funcional que ésta pueda tener en el desarrollo de los peces, ya que hemos de tener en cuenta que estos son un clado tanto o más diverso y antiguo como lo son los tetrápodos terrestres. En el alineamiento aquí reproducido no se incluye ninguna especie de tetrápodo pero este gen también está presente en todos ellos, aunque la conservación de su secuencia es mucho menor, especialmente el fragmento N-terminal ya que el C-terminal codifica el homeodominio. Éste no es desde luego el primer estudio sobre los genes hox en el pez cebra, por lo que resulta bastante sorprendente que el gen no hubiese sido identificado antes. Curiosamente esto puede ser explicado por el hecho de que también en mamíferos el gen no fue identificado junto con el resto del complejo homeótico, sino algo después debido a que existe una relativamente grande separación entre él y su vecino más cercano, hoxb9.

    ¿Y qué es esto de "el resto del complejo homeótico"? Ocurre que estos genes, además de su papel central en el desarrollo del organismo, tienen una disposición en el genoma de lo más particular, ya que se encuentran agrupados en complejos o 'clusters' y curiosamente el orden en el que nos los encontramos en los cromosomas está inversamente correlacionado con su patrón de expresión espacio-temporal (3' es el primero y más anterior en transcribirse, 5' es el último y más posterior; se numeran del 1 al 13(14) en sentido A-P, o sea, 3'-5'). En los animales invertebrados sólo encontramos un complejo homeótico (aunque algunos como Drosophila lo presentan bipartito aunque en el mismo cromosoma), pero en todos los vertebrados hay al menos 4 (esto y el hecho de que en cordados no vertebrados el número sea menor apunta a que todos los vertebrados descienden de un linaje que sufrió dos rondas de poliploidización (dupliación de su genoma) en su evolución). En el caso de los peces teleósteos el número de 'clusters' es de hasta 8 (lo que indica que este grupo sufrió al menos otra ronda de poliploidización; uno termina pensando que estos peces del devónico debían nadar en colchicina o algo por el estilo).

    La nomenclatura de los genes hox es por lo tanto bien sistemática: hox señala a la subfamilia de genes homeóticos (no todos los homeobox-containing genes son hox genes), seguido de A, B, C o D, que denota el cluster en que se encuentra, y luego un número que nos indica su posición (en el ancestro común que tuvo toditos estos genes) en el mismo. En el caso de los peces, debido a su posterior duplicación, al numero le sigue una letra a o b. Así, hoxb13a es el gen más posterior del cluster Ba, y como era de esperar, se expresa sólo en la parte más posterior del embrión, como podéis ver en la figura. En este caso no hay hoxb13b, lo que significa que el gen duplicado se ha perdido en la evolución del linaje. En el caso de otros genes ambos duplicados existen, lo que apunta a que sus funciones han debido divergir en algún sentido, aunque no totalmente. Es decir, los genes duplicados pueden haberse especializado, teniendo patrones de expresión ligeramente diferentes o realizando funciones complementarias antes llevadas a cabo por un único gen. Este hecho, por cierto, dificulta mucho el análisis de su función ya que presentan cierta redundancia funcional así que los fenotipos de los mutantes no son tan dramáticos como en tetrápodos, mucho menos como en Drosophila.

    Los autores no dan más información acerca del rol de este gen en el desarrollo del pez cebra ni aportan explicación alguna para la asombrosa conservación de su secuencia, pero es que no me gusta especular (ejem) y hay que hacer más experimentos (¡y yo aquí contandoos esto!)

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Comentarios

1
De: Ana Fecha: 2005-09-06 16:09

Hola:

Viendo donde esta expresado diria que es importante para el desarrollo de la cola y sabiendo que el acido retanoico (RA) es tambien importante para el desarrollo de la cola y que este es un modulador de la expresion de otros Hox, yo diria que este tambien es buen candidato para que este regulado por RA (se podria mirar en el promotor para ver si tiene algun RARE - RA response element). La cola del pez es un buen sistema para el estudio de regeneracion (dinerito, dinerito) y el Hox puede estar proveyendo nformacion temporal en este proceso. No le hace falta a alguien una tesis? (-: Muy interesante!



2
De: BioMaxi Fecha: 2005-09-06 17:43

Hola Ana,
gracias por airear algunos de mis futuros experimentos :-D

Por cierto, lo de su papel en la regeneración de la cola va a ser chungo de estudiar... de momento los morpholinos me dejan unos bichejos con el desarrollo de la cola truncado!



3
De: Ana Fecha: 2005-09-06 18:14

"Great minds think alike" Y las no tan great tambien, algo de lo que uno siempre debe de acordarse sobretodo en tiempos competitivos...., pero dejando mis neurosis aparte. Si RA regula la expression del Hox, entonces tienes una manera externa de controlar la produccion del mismo cuando tu quieras, anyades RA y listo o inhibidores de las enzimas de produccion o destruccion del mismo.

Los experimentos siempre son un poco mas complicadetes, of course, pero los morpholinos son una tecnica con muchismas limitaciones. Si no me cayeras muy simpatico y se que andas con la tesis, te recomendaria la creacion de transgenicos con control de promotor especifico, pero ahi ya no entramos, que es mucho trabajo y la mayoria de las veces no funcionan.



4
De: BioMaxi Fecha: 2005-09-06 18:22

Ana, jejejejeje
Hacer un pez transgénico, en mi labo, jejejejeje
Yo no, al menos ;-)

Tengo que probar el experimento del RA en larvas a ver qué tal. Si me inhibe al gen, entonces seguimos. Pero eso para otro artículo. De momento, a darle duro a los morpholinos y a hacer análisis bioinformáticos.



5
De: Clastito Fecha: 2005-09-06 22:28

y el fugu, tendra este gen? pero igual tiene cola jejeje



6
De: BioMaxi Fecha: 2005-09-06 23:21

Clasto, mira la figura 1 anda ; )



7
De: Clastito Fecha: 2005-09-07 01:31

jaja, te salvaste!!! pense que a lo mejor el Fugu con su genoma tan reducido, no tenia el Hoxb13a.. Capaz que tengas un gen de funcion altamente conservada...felicidades
y yo que pensaba que el fugu habria perdido varios genes hox... no me digas que tiene los 7 clusters??



8
De: Clastito Fecha: 2005-09-07 01:42

Aunque sin duda estara restringido a un cierto clado: Tengo razones para dudar que este gen haya estado involucrado en el origen de la cola... pero puedo estar equivocado...



9
De: Holbach Fecha: 2005-09-07 12:32

BioMaxi, excelente artículo. Sustituye "diverger" por divergir y entonces ya será la repanocha. :)



10
De: BioMaxi Fecha: 2005-09-07 13:26

Gracias Holbach, corregido. El caso es que aún así me sigue sonando mejor de segunda conjugación... en fin, me estaré galizando.



11
De: Clastito Fecha: 2005-09-07 18:52

ignorame si quieres...jajaja pero Amphioxus tendra ese gen? si lo tiene y esta expresado en el tailbud no desaproveches esta oportunidad de refutar nuevamente al Clasto



12
De: BioMaxi Fecha: 2005-09-07 20:18

¿Amphioxus es vertebrado? Pues como no, del texto podrás deducir que efectivamente sólo tiene un cluster, así que Amphioxus tiene el ortólogo, hox13.

Y no sé si se expresará en el tailbud, pero que es el de expresión más posterior, fijo.



13
De: Clastito Fecha: 2005-09-07 20:35

precisamente, no es vertebrado, y tiene solo un cluster, pero es el grupo hermano de los vertebrados y ya tiene cola, con aleta...habria que mirarlo digo yo, o a lo mejor ya esta publicado...
Oye Maxi, te sigo hueveando...alguno de los hox13 (a,b,c, o d) se expresa en el tailbud del embrion tetrapodo?



14
De: Clastito Fecha: 2005-09-07 20:36

al menos hoxb13 tendria que estarlo, digo yo



15
De: BioMaxi Fecha: 2005-09-08 13:42

Clastito, sí.



16
De: anti biologia Fecha: 2007-08-08 16:29

vayance a la xuxa



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