Введение
Кодирующий белок ген, обнаруженный в Drosophila melanogaster Ultrabithorax (Ubx), является гомеобоксным геном, обнаруженным у насекомых, и используется в регуляции моделирования в морфогенезе. Существует много возможных продуктов этого гена, которые функционируют как факторы транскрипции. Ubx используется в спецификации последовательно гомологичных структур и используется на многих уровнях иерархии развития. У Drosophila melanogaster он экспрессируется в третьем грудном (T3) и первом брюшном (A1) сегментах и подавляет образование крыльев. Ген Ubx регулирует принятие решений относительно количества крыльев и ног, которые будут у взрослой мухи. Роль гена Ubx в развитии определяется сплайсинг его продукта, который происходит после трансляции гена. Специфические факторы сцепления конкретной клетки позволяют регулировать развитие этой клетки, создавая различные варианты сцепления факторов транскрипции. В D. melanogaster существует по меньшей мере шесть различных изоформ Ubx. Мутации гена Ubx приводят к трансформации спинного и вентрального придатка третьего грудного сегмента (T3), включающего в себя подбородок и третью ногу, в аналогичные части второго грудного сегмента (T2). Если Убкс присутствует в Т3, это предотвратит первоначальную судьбу сегмента Т2. Такие мутации могут привести к появлению второго набора крыльев, наблюдаемого у фенотипа bithorax.
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.
Структура
Ген Ubx содержит 5'-эксон, два микроэксона, дополнительный элемент B и эксон терминала C. Длина ДНК Ubx составляет 76 кб, а длина его клона cDNA - 3,2 - 4,6 кб. 5'-экзон содержит 5'-УТР, который имеет 964 оснований. Терминальный экзон C содержит 3'UTR, который имеет от 1580 до 2212 оснований.
Целевые гены
Ubx нацелен на сотни различных генов на разных стадиях морфогенеза, включая регуляторные гены, такие как факторы транскрипции, сигнальные компоненты и гены терминальной дифференциации. Было показано, что Ubx действует на сигнальные молекулы дальнего действия, а также на их целевые гены и последующие гены, расположенные дальше вниз по течению. Было показано, что он действует на многих уровнях регуляторной иерархии, что означает, что Ubx может использоваться в качестве сигнала более одного раза в той же регуляторной иерархии. Несколько генов-мишени Dpp, которые были идентифицированы, связаны с расколом, остаточным, фактором серумного ответа и ахаетом. Убкс также подавляет безкрылость в задней части спинно-центральной оси. Продукты этих генов используются в регуляции морфологических особенностей между крылом и гальтером. Ubx также избирательно подавляет один усилитель генов-рестигиалов в проксимодистальной оси. Этот ген важен для развития заднего крыла у лепидоптер и развития ног у личинок.
Регулирование
Ubx активируется при определенном недостатке белка горбуна (hb). Значительные концентрации горбуна существуют только в передней и задней частях эмбриона, поэтому Ubx экспрессируется только в средних сегментах. Таким образом, ген hb может играть важную роль в определении границ экспрессии Ubx. Активация Ubx включает в себя множественные цис-действующие регуляторные последовательности, которые находятся вверх и вниз по течению от места капки мРНК. Эти усиливающие области могут активировать транскрипцию Ubx, если присутствует правильная комбинация факторов. Например, было показано, что экспрессия Ubx в третьей бедре D. melanogaster зависит от областей усилителей abx и pbx. Факторы транскрипции, которые связываются с промоторным местом Ubx, были очищены и показали, что активируют экспрессию гена in vitro. Экспрессия Ubx подавляется длинной некодирующей РНК Bithoraxoid (Bxd), используя транскрипционную интерференцию для подавления экспрессии.
Ubx Biomaterials (Биоматериалы Ubx)
Помимо того, что Ubx является хорошо известным фактором транскрипции, он используется для формирования биоматериалов in vitro. Макромасштабные материалы в виде веревок, пленок и листов могут быть получены из рекомбинантного белка Ubx, который может самостоятельно собираться в более мягких условиях, чем другие белки биоматериала. Макромасштабные материалы самоклеиваются, что позволяет им принимать более сложные структуры. Кроме того, что Ubx требует менее суровых условий, чем другие белки, было показано, что он собирается быстрее и в гораздо более низких концентрациях.