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Regulation of Hoxd gene collinear expression in developing limb buds
當胚胎開始分化發育時，機體的構造方案會在數天內制定并實施。而被稱為“建筑師”的 Hox 基因家族，負責協調四肢和脊椎的發育，在特定時間“發布”的指令。
日前，瑞士聯邦理工大學（Federal Institute of Technology）與日內瓦大學和歐洲分子生物學實驗室的研究人員合作，發現 Hox 基因在染色體上的排列，遵循著相應結構的出現順序，例如從肩部、手臂zui后到手。研究顯示，以上述排列為基礎，不同調節域可以在拓撲水平上，協調肢體各部件的發育。
在小鼠的肢體形成過程中， Hoxd 基因簇分為先后兩批進行轉錄，先發育形成上下肢，然后再形成掌。
研究人員表示，此前我們發現，負責掌發育的基因由增強子控制，這段特殊的DNA序列位于 Hoxd 基因簇附近。根據增強子的活性強度，這一調節區域具有不同的三維結構。
在這項研究中，研究人員又發現了另一個調控區域，它位于 Hoxd 基因簇的另一端，負責上下肢的發育。他們發現有些 Hoxd 基因只關聯兩個調節域中的一個，有些則會與二者都發生相互作用。
為了分析肢體形成的分子過程，理解從上下肢、腕部再到掌的發育過渡，研究人員使用復雜的基因工程和分子生物學技術，對鼠類的胚胎細胞系進行了研究。讓研究人員感到好奇的是，有些 Hoxd 基因既參與了上下肢的形成，又參與了掌的形成，但在腕部發育時這些基因不表達。
研究人員指出， Hoxd 基因簇的兩端分別存在兩個拓撲結構域，這兩個結構域執行截然不同的調控功能。靠近端粒的調節域首先啟動與上下肢發育有關的轉錄，而靠近著絲粒的調節域隨后啟動與掌發育有關的轉錄。在發育的不同階段，特定 Hoxd 基因在上述兩個調節域之間轉換，通過構象改變分別與二者相互作用。這相當于一個遺傳學轉錄開關，其發出的信號實現了從上下肢到掌的發育過渡。
不過，這兩個調節域之間還存在一個中間地帶，這一地帶脫離了兩個調節域的控制，相當于開關的空檔，不激活基因轉錄。正是這一區域，使上下肢與掌之間生成了形態學上的關節。
研究人員表示，這兩個調節域的組織形式，使它們具有結構和功能上的獨立性，這在調節 Hoxd 基因表達時非常關鍵。
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