Ruolo dei geni Hox nello sviluppo degli Arachnida

This elaborate aims to shed light on the role of Hox genes in the development of the body plan of arachnids. Not all animal organisms are equally represented in research, which creates a focused interest on model organisms and leaves gaps in knowledge for other, less-studied groups. It is often assumed that certain gene action mechanisms in development are comparable in homologous structures, such as in the case of mandibulates and chelicerates. P. opilio is a member of the Opiliones order, used as a model for arachnids due to its slower evolutionary rate and the absence of whole-genome duplication (WGD). In P. opilio, it has been observed that Homothorax is essential in determining the identity of appendages, as its silencing results in homeotic transformations of gnathal appendages into legs. Deformed and Sex comb reduced also play a role in limb determination, where the former is essential for determining the identity of the first and second pairs of legs (L1 and L2), while both are necessary for specifying the fate of the third pair of legs (L3). The mutation of Scr alone did not produce noticeable effects on limb identity development, suggesting its redundant role. Additionally, Waist-less and Pannier2 have been identified as crucial in the differentiation of the prosoma-opisthosoma tagmata. The former is necessary for the proper formation of the spider's "waist," supported by the lack of Engrailed-1 expression in the distal end of the last segment of the prosoma, as well as for limb development, indicated by the consequent lack of Distal-less expression. The latter is involved in opisthosoma development, and its expression is influenced by the activity of Waist-less. Furthermore, in the absence of Pnr2, a dorsal-ventral defect is observed, where the dorsal midline takes on a ventral identity. In addition to the previously mentioned findings, future studies should focus on investigating the further interactions between these genes and the role that other Hox genes play in determining morphogenesis and the network that exists among them.

Con questo elaborato si è cercato di mettere luce sul ruolo dei geni Hox nello sviluppo del piano corporeo degli aracnidi. Non tutti gli organismi animali sono equamente rappresentati nella ricerca creando un interesse mirato verso organismi modello e lasciando lacune nella conoscenza per altri gruppi meno studiati, dando per scontato che alcuni meccanismi di azione genica sullo sviluppo siano comparabili nelle strutture omologhe, come nel caso dei mandibolati sui chelicerati. P. opilio è un membro dell’ordine Opiliones, utilizzato come modello per gli aracnidi dato il più basso tasso evolutivo e la mancata WGD. In P. opilio è stato osservato che Homothorax è fondamentale nella determinazione dell’ identità delle appendici in quanto il suo silenziamento risulta nella trasformazioni omeotiche degli appendici gnatiche in zampe. Nella determinazione dell’arto partecipano anche Deformed e Sex comb reduced dove il primo è essenziale per determinare l'identità delle zampe L1 e L2, mentre entrambi sono necessari per la specificazione del destino della terza coppia di zampe (L3). La sola mutazione di Scr non ha prodotto effetti evidenti nello sviluppo dell’identità dell’arto, da questo è stato dedotto il suo ruolo ridondante. Sono stati inoltre identificati Waist-less e Pannier2 fondamentali nella differenziazione dei tagmi prosoma-opistosoma. Il primo è necessario sia per la corretta formazione della "vita" del ragno, risultato avvalorato dalla mancata espressione di Engrainled-1 nell’estremità distale del ultimo segmento del prosoma, che per lo sviluppo degli arti, data la conseguente mancata espressione di Distal-less. Il secondo è coinvolto nello sviluppo dell'opistosoma e la sua espressione è influenzata dall'attività di Waist-less. Inoltre in assenza di Pnr2 è presente un difetto dorso-ventrale, in cui la linea mediana dorsale assume un'identità ventrale. Oltre a quanto precedentemente affermato. Studi futuri dovranno concentrarsi sul investigazione dell’ ulteriore interazione tra i precedenti geni e del ruolo che altri geni Hox svolgono nella determinazione della morfogenesi e nel network che esiste fra di loro