Кіріспе
Drosophila melanogaster Ultrabithorax (Ubx) -да кездесетін ақуызды кодтайтын ген - бұл жәндіктерде кездесетін гомеобокс ген, ол морфогенездегі үлгілерді реттеуде қолданылады. Бұл геннің көптеген мүмкін өнімдері бар, олар транскрипция факторлары ретінде жұмыс істейді. Ubx сериялық гомологты құрылымдарды сипаттауда қолданылады және даму иерархиясының көптеген деңгейлерінде қолданылады. Drosophila melanogaster- де ол үшінші кеуде (T3) және бірінші құрсақ (A1) сегменттерінде экспрессияланады және қанаттың қалыптасуын басады. Ubx гені ересек құстың қанаттары мен аяқтары саны туралы шешімді реттейді. Ubx генінің дамудағы рөлі оның өнімінің тігілуінен анықталады, ол геннің трансляциясынан кейін жүзеге асады. Белгілі бір жасушаның ерекше шплиц факторлары транскрипция факторларының әр түрлі шплиц түрлерін жасау арқылы сол жасушаның даму тағдырын ерекше реттеуге мүмкіндік береді. D. melanogaster-де Ubx-тің кем дегенде алты түрлі изоформасы бар. Ubx генінің мутациялары үшінші кеуде сегментінің (T3) арқалық және ішкі қосымшаларының, соның ішінде шанақ пен үшінші аяқтың екінші кеуде сегментіндегі (T2) аналогтарына айналуына әкеледі. Егер T3 сегментінде Ubx болса, ол T2 сегментінің бастапқы тағдырына жол бермейді. Мұндай мутациялар биторакс фенотипіне байқалған қанаттардың екінші топтамасын шығарады.
Ultrabithorax (Ubx) is a homeobox gene found in insects, and is used in the regulation of patterning in morphogenesis. There are many possible products of this gene, which function as transcription factors. Ubx is used in the specification of serially homologous structures, and is used at many levels of developmental hierarchies. In Drosophila melanogaster it is expressed in the third thoracic (T3) and first abdominal (A1) segments and represses wing formation. The Ubx gene regulates the decisions regarding the number of wings and legs the adult flies will have. The developmental role of the Ubx gene is determined by the splicing of its product, which takes place after translation of the gene. The specific splice factors of a particular cell allow the specific regulation of the developmental fate of that cell, by making different splice variants of transcription factors. In D. melanogaster, at least six different isoforms of Ubx exist. Mutations of the Ubx gene will lead to transformation of dorsal and ventral appendages of the third thoracic segment (T3), which includes the haltere and third leg, into the counterparts on the second thoracic segment (T2). If Ubx is present in T3, it will prevent the original fate of the T2 segment. Such mutations can produce the second set of wings observed in the bithorax phenotype.
Құрылымы
Ubx генінде 5' экзоны, екі микроэкзон, қосымша B элементі және C терминалды экзоны бар. Ubx геномдық ДНҚ ұзындығы 76 кб, ал оның кДНҚ клонының ұзындығы 3,2 - 4,6 кб. 5' экзонында 964 негізден тұратын 5' UTR бар. С терминалды экзонында 1580 - 2212 негізді 3'УТР бар.
Нысаналы гендер
Ubx морфогенездің әртүрлі кезеңдеріндегі жүздеген әртүрлі гендерді, соның ішінде транскрипция факторлары, сигнал беру компоненттері және терминалды дифференциациялау гендері сияқты реттеуші гендерді мақсат етеді. Ubx ұзақ қашықтықтағы сигналды молекулаларға, сондай-ақ олардың мақсатты гендеріне және одан кейінгі гендерге әсер ететіндігі дәлелденді. Ол көптеген реттеуші иерархияларда әрекет ететіндігі дәлелденді, яғни Ubx бір реттеуші иерархияда бірнеше рет сигнал ретінде қолданылуы мүмкін. Табылған бірнеше Dpp нысанасы гендері - шпальттік, рестигиялық, сарысудың жауап беру факторы және ахаеталық скрау. Ubx сонымен қатар Wingless-ті dorsoventral осьтің артқы бөлігінде басып тастайды. Бұл гендердің өнімдері қанаттар мен қолдың арасындағы морфологиялық ерекшеліктерді реттеуде қолданылады. Ubx сонымен қатар проксимодистальді осьтегі рестигиялық гендердің бірін селективті түрде басады. Бұл ген Лепидоптерда артқы қанаттың дамуы мен личинкаларда аяқтың дамуы үшін маңызды.
Реттеу
Ubx- тің белсенділігі, егер Hunchback (hb) ақуызын жеткіліксіз болса, іске қосылады. Гунчбектің айтарлықтай концентрациясы тек эмбриондардың алдыңғы және артқы бөліктерінде ғана кездеседі, сондықтан Ubx тек ортаңғы сегменттерде ғана экспрессияланады. Осылайша, hb генінің Ubx экспрессиясының шекарасын анықтауда маңызды рөл атқаратыны мүмкін. Ubx- тің белсенділігі мРНК қақпақ орнының жоғары және төменгі ағысында орналасқан бірнеше цис- әрекет ететін реттеуші тізбектерді қамтиды. Бұл күшейтуші аймақтар, егер факторлардың дұрыс комбинациясы болса, Ubx транскрипциясын белсендіре алады. Мысалы, D. melanogaster- дің үшінші жамбас сүйегіндегі Ubx экспрессиясы abx және pbx күшейткіш аймақтарына тәуелді екені көрсетілді. Ubx промоторлық орнына байласатын транскрипция факторлары тазартылып, in vitro ген экспрессиясын белсендіреді. Ubx экспрессиясы транскрипциялық интерференция арқылы экспрессияны тоқтату үшін ұзақ кодтамайтын РНК Bithoraxoid (Bxd) арқылы басылады.
Ubx биоматериалдары
Белгілі бір транскрипция факторы болумен қатар, Ubx in vitro биоматериалдарды қалыптастыру үшін пайдаланылды. Рекомбинантты Ubx ақуызынан арқан, пленка және табақ түріндегі макромасштабты материалдар жасалуы мүмкін, олар басқа биоматериал ақуыздарына қарағанда жұмсақ жағдайларда өздігінен құрастырылады. Макромасштабты материалдар өздігінен жабысып, күрделі құрылымдарды қабылдауға мүмкіндік береді. Ubx басқа белоктарға қарағанда аз қатал жағдайларды қажет етумен қатар, тез және әлдеқайда төмен концентрацияларда құрастырылатыны дәлелденді.