Gen Hedgehog (Hh) został po raz pierwszy odkryty ze względu na jego kontrolę nad wzrostem zdezorganizowanego, przypominającego włosy fenotypu szczeciny u Drosophila, podobnie jak kolce jeża. Hh odgrywa kluczową rolę w rozwoju narządów i utrzymaniu homeostazy zarówno u bezkręgowców, jak i kręgowców. Jednak podczas gdy Drosophila ma tylko jedno białko Hh, ssaki mają wiele funkcjonalnych białek Jeża - Sonic (Shh), Desert (Dhh) i Indian Hedgehog (Ihh). Wszystkie te homologiczne białka przystosowały się do pełnienia wyspecjalizowanych funkcji w różnych procesach rozwojowych u ssaków. Dodatkowo, w przeciwieństwie do sygnalizacji Hh u bezkręgowców, sygnalizacja Hedgehog u ssaków jest również zależna od organelli opartej na mikrotubulach zwanej rzęską pierwotną, która jest obecna na powierzchni komórek większości komórek kręgowców.

Mechanizm sygnalizacji jeża

Gen Hedgehog koduje białko prekursorowe Hedgehog, które ulega znaczącym modyfikacjom potranslacyjnym wewnątrz retikulum endoplazmatycznego. Te modyfikacje lipidowe białka Hedgehog odgrywają zasadniczą rolę w wydzielaniu aktywnego liganda Hedgehog z komórki sygnalizacyjnej i jego migracji do komórek docelowych. W przypadku braku aktywnego liganda Hedgehog, białko Patched obecne na powierzchni komórki docelowej jest głównym inhibitorem dalszej sygnalizacji Hedgehog. Jednakże, gdy aktywny ligand Hedgehog wiąże się z białkiem Patched, inne białko transbłonowe zwane Smoothened przemieszcza się na powierzchnię komórki. Wygładzone białko jest następnie w stanie przerwać aktywność wielobiałkowego kompleksu związanego z mikrotubulami w procesie degradacji Cubitus Interruptus. Cubitus Interruptus jest głównym aktywatorem transkrypcji w szlaku sygnałowym Hh, a następnie przemieszcza się do jądra, aby włączyć ekspresję docelowych genów Hh.

Funkcje i choroby towarzyszące

Sygnalizacja Hh ma kluczowe znaczenie dla rozwoju narządów, a wszelkie zakłócenia Hh podczas embriogenezy mogą prowadzić do poważnych nieprawidłowości rozwojowych. Dodatkowo sygnalizacja Hh jest niezbędna do regeneracji komórek macierzystych, które są odpowiedzialne za utrzymanie i regenerację dorosłych tkanek. Nieprawidłowości w szlaku sygnałowym Hh mogą zatem prowadzić do niektórych rodzajów raka, w tym guzów trzustki, płuc, prostaty, piersi i mózgu. Z tego powodu gen Hh i szlak sygnałowy są ważnym celem terapeutycznym dla przemysłu farmaceutycznego.