tg-cbmass-20121025

Na akkor jöjjön a testalkathoz kapcsolódó Nature Review Genetics cikkek közül az utolsó (pontosabban az újságban ez állt legelöl, de nekem jobban feküdt, hogy a végére hagyjam ;-)) [1].
A test felosztásában és egyes végtagok, specifikus csigolyák, stb. helyzetének meghatározásában kulcs szerepet játszanak a Hox-gének, amelyek, mint arról már szó volt, nemcsak az expressziójuk során, de a kromoszómákon is egymás után helyezkednek el. Ennek minden valószínűség szerint azon egyszerű evolúciós oka van, hogy ezek a gének mind közös tőről szakadnak, azaz egy ősi ProtoHox gén duplikációiból származó négytagú Proto-Hox csoport (cluster) egyes tagjaira vezethetők vissza. Ami érdekes, ennek a csoportnak a duplikációja során létre jött még egészen régen egy úgynevezett ParaHox cluster is. Ez az a géncsoport kevesebb génből áll, és ezek egy másik csíralemezben expresszálódnak mint a Hox-gének, sőt a gerinctelenekben nem is együtt találhatók, de az egyik legősibb gerincesnek tartott lándzsahal kromoszómáin szintén egymás mellett vannak. Vagyis valószínűsíthető, hogy a ma ismert Hox és Hox-rokon gének a kezdeti tandem duplikációk után fizikailag kettéváltak, azaz külön kromoszómákra kerültek.

Érdekesség, bár ezen az ábrán nincs feltüntetve, hogy a Hox- és ParaHox csoportok mellett létezik egy harmadik rokon csoportosulás, az NK gének csoportja is. Ezek már szintén kissé szétszórva lelhetők fel a különböző genomokban, de ha végigböngésszük a már rendelkezésünkre álló szekvenciákat, akkor a csoportot alkotó egyes gének különböző kombinációkban és különböző fajokban, de előfordulnak együtt, azaz egykori kolinearitásuk szintén valószínűsíthető. (Természetesen ez felvet egy érdekes, és mindeddig még megválaszolatlan kérdést: miért maradtak együtt a Hox-gének, ha a rokon csoportok tagjai ennyire szétszóródtak?) Hogy még érdekesebb legyen a dolog, míg a Hox gének az ektodermában (a bőrt, idegrendszert és arckoponyát kialakító csíralemezben), a ParaHox gének az endodermában (az emésztőrendszer nagyobb részét és légzőrendszert, valamint endokrin mirigyeket létrehozó csíralemezben) fejeződnek ki, addig az NK gének, a harmadik csíralemezben, a mezodermában lelhetők. Ebből aztán adódik az igen csábító (de még nem bizonyított) elmélet, hogy valamilyen köze lehetett az ősi ProtoHox gén duplikációinak a csíralemezek kialakulásához. Jól hangzik, de van benne egy kis gubanc: mindhárom kluszter megtalálható már a csalánozókban is, márpedig ezek az állatok a klasszikus felfogás szerint diploblasztikusak, azaz csak két csíralemezük van (az ekto- és az endoderma).
A paradox helyzet azonban nem feloldhatatlan. A jelenleg elterjedt felfogás szerint, a két csíralemezből álló és szimmetriájú csalánozók a kétoldali szimmetria és három csíralemezű állatok őseinek tekinthetők, és utóbbiak két kulcstulajdonsága egyszerre jelent meg az evolúció során. Azonban, mint a sorozat első részében említettem, a legújabb kutatások tükrében ez nem evidens. Ugyanis egyre több csalánozóról derül ki, hogy bár kívülről körkörös szimmetria fedezhető fel bennük, de génexpressziós szinten kétoldali szimetriájúak, vagyis van olyan gén ami az állat egyik oldalán kifejezésre kerül, de a másik oldalon nem. Sőt vannak olyan csalánozó fajok, ahol egyértelmű, hogy vannak olyan izomszerű sejtek amelyek csakis a harmadik csíralemezből származhatnak. Summa sumarum még az is lehet, hogy a körkörös szimmetria (már ha valóban létezik) nem ősi, hanem csak később létrejövő tulajdonság, és maguk a csalánozók is szélsőségesen módosult kétoldali szimmetriájú állatok. Márpedig ilyen szélsőséges módosulás együtt járhatott a harmadik csíralemez módosulásával és elvesztésével, vagyis a Hox, ParaHox és NK clusterek jelenléte ebben a csoportban nem mond ellent annak, hogy eredetileg közük volt a három különböző csíralemez létrejöttéhez.

És akkor végül elérkeztünk a legfogasabb kérdéshez: mi volt a szerepe az ősi ProtoHox génnek? Mint sok helyen máshol itt is egy kicsit találgatásokra vagyunk utalva, de azért van egy reménysugár, ami elég meglepő helyről érkezi. Vagy nem is, ha jobban belegondolunk: a legprimitívebb többsejtű állatnak tartott Placozoákról van szó, amelyek nem többek egy többrétegű mikroszkopikus, lapos és mozgó nyálkafoltnál (lásd jobboldalt). Ezeknek az állatoknak sem bélürege, sem csíralemezei nincsenek, és a többi állatra jellemző bazális lamina, valamint a sejtek közötti teret kitöltő ún. extracelluláris mátrix sem fedezhető fel bennük. Mindössze néhány sejttípus lelhetünk, amelyek aszimmetrikusan helyezkednek el: az alsó rétegben lelhetők a táplálék felvételéért felelős epiteliális sejtek. (Minden primitívségük ellenére, még azt sem tudjuk, hogy szaporodnak-e ezek az állatok szexuálisan (laborban csak valami osztódás szerűságet tudtak megfigyelni), és ha igen, milyen környezeti hatások erdményeként hoznak létre ivarsejteket.)
Nos, ebben a bizarr kis lényben egyetlen Hox-gént találtak (amit valamiért Trox-2 névre kereszteltek), és ez a gén az állat szélein expresszálódik [2]. Azaz mint az sejthető volt eredetileg nem a hosszanti tengely kialakításában játszottak a Hox-gének szerepet (mert ilyen tengely nem is volt), hanem más dolguk volt. (Majd később kooptálódtak, ugye, a mai feladatuk betöltésére ;-)). Már csak arra kellene fényt deríteni, hogy pontosan mi is. Egyelőre elég kevesen bogarászták ezeket a furcsa kis dögöket, de a nemrég elindult genom-projecteknek köszönhetően az érdeklődés hamarosan valszleg nőni fog, így ilyen szaftos részletekre is fény derülhet.