Гомеозисные гены — семейство родственных генов, содержащих гомеобокс и определяющих форму тела. У млекопитающих это семейство представлено 38 генами, сгруппированными в 4 комплекса — Hox (Homeobox) A, Hox B, Hox C и Hox D (по номенклатуре Human Gene Mapping Workshops [рабочая группа картирования генов человека] соответственно Hox 1, Hox 2, Hox 3 и Hox 4). Существуют и другие комплексы, например, Hox 7. Эти группы генов расположены в хромосомах 2, 7, 12, 17. Гены экспрессируются в эмбриогенезе и определяют организацию общего плана тела. Экспрессия генов контролирует разделение тела эмбриона по координатным осям на морфогенетические поля. Транскрипты гомеозисных генов присутствуют в головном и спинном мозге, в почках конечностей и сердце с 5 по 9 неделю развития. Так, региональная специализация структур позвоночного столба направляется гомеозисными генами. Они контролируют пролиферацию и дифференцировку кроветворных клеток. Например, экспрессия генов комплекса Hox B (Hox 2) зарегистрирована в клетках эритромегакариоцитарных линий и популяций ранних предшественников гемопоэза.
Гомеобокс — эволюционно консервативная последовательность, состоящая примерно из 180 пар нуклеотидов. Гены, содержащие гомеобокс, кодируют ядерные белки, регулирующие экспрессию генов, а гомеобокс кодирует часть ДНК–связывающего белка. Соответствующая последовательность из 60 аминокислотных остатков, кодируемая гомеобоксом, получила название гомеодомен. Гомеодомены входят в состав белков-регуляторов транскрипции, или гомеобелков. Гомеобелки содержат гомеодомен и связываются с ДНК, контролируя экспрессию генов. Эти важные транскрипционные факторы регулируют развитие эукариот. Гомеодомены расположены вблизи С–конца белка. Некоторые гомеобелки связываются с ДНК при помощи нескольких доменов. Структурные мотивы связывания с ДНК могут быть трёх разновидностей: "лейциновая застёжка", мотив "спираль-поворот-спираль" (h elix- t urn- h elix, HTH) и «цинковые пальцы». Домен «лейциновая застёжка» содержит 4–5 остатков лейцина, разделенных семью другими аминокислотными остатками. Отличительной чертой HTH-мотива является то, что он размещается в большой бороздке двойной спирали ДНК и связывается с определённой нуклеотидной последовательностью. Фрагмент N–терминального конца гомеодомена располагается в малой бороздке ДНК. Белки «цинковых пальцев» играют важную роль в половой дифференцировке. Макромолекула может содержать более 10 повторов из 30 аминокислотных остатков, включающих 7–10 атомов цинка. Гомеобелки могут формировать многокомпонентные комплексы с другими транскрипционными факторами и проявлять свойства активаторов, эффекторов и репрессоров транскрипции. Известно до 25 классов гомеодоменов. В основе их классификации лежат два критерия: аминокислотная последовательность и доменный состав гомеобелков.
Гомеозисные гены и врождённые аномалии. Впервые на связь гомеозисных генов и врождённых пороков указал Кэмпбелл (1989). Делеция короткого плеча хромосомы 4 как причина синдрома Вольфа-Хиршхорна сочетается с дефектами гена комплекса Hox 7. В частности, существует связь между дефектами гена этого комплекса и возникновением врождённой расщелины нёба.
