Gen homeotik adalah gen yang mengatur perkembangan struktur anatomi pada berbagai organisme seperti echinodermata,[1] serangga, mamalia, dan tumbuhan. Gen homeotik sering mengkode protein faktor transkripsi, dan protein ini memengaruhi perkembangan dengan mengatur jaringan gen hilir yang terlibat dalam pola tubuh.[2]
Mutasi pada gen homeotik menyebabkan bagian tubuh yang bergeser (homeosis), seperti antena yang tumbuh di bagian posterior lalat, alih-alih di kepala.[3] Mutasi yang menyebabkan perkembangan struktur ektopik biasanya mematikan.[4]
Jenis
Terdapat beberapa subset gen homeotik. Subset ini mencakup banyak gen Hox dan ParaHox yang penting untuk segmentasi.[5] Gen Hox ditemukan pada hewan bilateral, termasuk Drosophila (di mana gen ini pertama kali ditemukan) dan manusia. Gen Hox merupakan subset dari gen homeobox. Gen Hox seringkali terkonservasi antar spesies, sehingga beberapa gen Hox pada Drosophila homolog dengan gen pada manusia. Secara umum, gen Hox berperan dalam mengatur ekspresi gen serta membantu perkembangan dan penetapan struktur spesifik selama pertumbuhan embrio. Hal ini dapat berkisar dari segmentasi pada Drosophila hingga perkembangan sistem saraf pusat (SSP) pada vertebrata.[6] Baik Hox maupun ParaHox dikelompokkan sebagai gen mirip HOX (HOXL), subset dari kelas ANTP (dinamai berdasarkan gen Drosophila, Antennapedia).[7]
Gen-gen ini juga mencakup gen yang mengandung MADS-box yang terlibat dalam model ABC perkembangan bunga.[8] Selain tumbuhan penghasil bunga, motif MADS-box juga terdapat pada organisme lain seperti serangga, khamir, dan mamalia. Motif ini memiliki beragam fungsi, tergantung pada organismenya, termasuk perkembangan bunga, transkripsi proto-onkogen, dan regulasi gen pada sel tertentu (seperti sel otot).[9]
Meskipun istilah-istilah tersebut sering dipertukarkan, tidak semua gen homeotik merupakan gen Hox; gen MADS-box bersifat homeotik tetapi bukan gen Hox. Dengan demikian, gen Hox merupakan subset dari gen homeotik.
Salah satu organisme model yang paling umum dipelajari terkait gen homeotik adalah lalat buah Drosophila melanogaster. Gen Hox homeotiknya terdapat di kompleks Antennapedia (ANT-C) atau kompleks Bithorax (BX-C) yang ditemukan oleh Edward B. Lewis.[10] Masing-masing kompleks berfokus pada area perkembangan yang berbeda. Kompleks Antennapedia terdiri dari lima gen, termasuk proboscipedia, dan terlibat dalam perkembangan bagian depan embrio, membentuk segmen kepala dan toraks.[11] Kompleks bithorax terdiri dari tiga gen utama dan terlibat dalam perkembangan bagian belakang embrio, yaitu abdomen dan segmen posterior toraks.[12]
Selama perkembangan (dimulai pada tahap blastoderm embrio), gen-gen ini terus-menerus diekspresikan untuk menetapkan struktur dan peran pada berbagai segmen tubuh lalat.[13]
Penelitian
Banyak penelitian telah dilakukan pada gen homeotik di berbagai organisme, mulai dari pemahaman dasar tentang cara kerja molekul, mutasi, hingga bagaimana gen homeotik memengaruhi tubuh manusia. Perubahan tingkat ekspresi gen homeotik dapat berdampak negatif pada organisme. Misalnya, dalam sebuah penelitian, fitoplasma patogen menyebabkan gen homeotik pada tumbuhan berbunga mengalami peningkatan atau penurunan regulasi yang signifikan. Hal ini menyebabkan perubahan fenotip yang parah, termasuk pengerdilan, cacat pada putik, hipopigmentasi, dan perkembangan struktur seperti daun pada sebagian besar organ bunga.[14] Dalam penelitian lain, ditemukan bahwa gen homeotik Cdx2 bertindak sebagai penekan tumor. Pada tingkat ekspresi normal, gen tersebut mencegah tumorgenesis dan kanker kolorektal ketika terpapar karsinogen; namun, ketika Cdx2 tidak diekspresikan dengan baik, karsinogen menyebabkan perkembangan tumor.[15] Penelitian-penelitian ini, bersama dengan banyak penelitian lainnya, menunjukkan pentingnya gen homeotik bahkan setelah perkembangan.
↑Heuer JG, Kaufman TC (May 1992). "Homeotic genes have specific functional roles in the establishment of the Drosophila embryonic peripheral nervous system". Development. 115 (1): 35–47. doi:10.1242/dev.115.1.35. PMID1353440.
↑Randazzo FM, Cribbs DL, Kaufman TC (Sep 1991). "Rescue and regulation of proboscipedia: a homeotic gene of the Antennapedia Complex". Development. 113 (1): 257–71. doi:10.1242/dev.113.1.257. PMID1684932.
↑Maeda RK, Karch F (Apr 2006). "The ABC of the BX-C: the bithorax complex explained". Development. 133 (8): 1413–22. doi:10.1242/dev.02323. PMID16556913.
↑Breen TR, Harte PJ (January 1993). "trithorax regulates multiple homeotic genes in the bithorax and Antennapedia complexes and exerts different tissue-specific, parasegment-specific and promoter-specific effects on each". Development. 117 (1): 119–34. doi:10.1242/dev.117.1.119. PMID7900984.
