Homeobox je slijed DNK kodiran za ekspresiju proteina koji će se vezati za drugu DNK i regulirati način na koji se izražava. Homeoboxes su 1980-ih otkrili genetski istraživači, isprva u voćnim mušicama – organizmu koji se u genetici intenzivno proučava – a kasnije i u drugim organizmima, uključujući jednostavne i jednostanične organizme. Ove sekvence igraju vrlo važnu ulogu u embrionalnom razvoju, određujući kako i gdje se geni izražavaju, i spadaju u skupinu genetskih sekvenci uključenih u regulaciju i ekspresiju gena kako se organizmi razvijaju.
Obično postoji oko 180 parova baza u homeoboxu. Protein za koji kodira ima oko 60 aminokiselina i sposoban je vezati se za DNK kako bi ga uključio ili isključio, određujući izražava li se. Tijekom embrionalnog razvoja, homeobox govori stanicama kada i gdje da počnu proizvoditi, mapirajući osnove organizma i postavljajući temelje za napredniji razvoj dok se stanice diferenciraju pod vodstvom proteina koje proizvode homeoboxes i druge sekvence gena.
U početku su istraživači sumnjali da su regulatorni procesi koji stoje iza embrionalnog razvoja bili vrlo različiti u organizmima različitih vrsta, posebno kod organizama koji su samo u daljini srodni. Otkriće ovih genskih sekvenci pokazalo je da su se organizmi od puževa do slonova oslanjali na homeoboxes za regulaciju svoje DNK tijekom razvoja. Pogreške u tim sekvencama također mogu rezultirati razvojnim abnormalnostima, jer se razvoj organizma zbunjuje i osobine se izražavaju na pogrešnim mjestima.
Otkriven je niz ljudskih homeobox gena na nekoliko kromosoma. Ove sekvence su proučavane kako bi se saznalo više o proteinima za koje kodiraju i kako ti proteini rade. Istraživanja o organizmima poput voćnih mušica mogu se izravno primijeniti na ljudsku genetiku, jer u mnogim slučajevima geni djeluju na sličan način. Razumijevanje kako promjene u homeoboxu voćne mušice utječu na razvoj može pružiti informacije o tome kako slične promjene mogu promijeniti način na koji se ljudski embrij razvija.
U embrionalni razvoj uključeni su brojni procesi. Ovi geni nisu jedini odlučujući čimbenik, a na embrije mogu utjecati i vanjski čimbenici kao što je izloženost toksinima, što može dovesti do deformiteta uzrokovanih poremećajima u ekspresiji DNK. Razumijevanje bezbroj složenosti uključenih u razvoj pomaže istraživačima razumjeti što se događa kada razvoj krene po zlu i zašto. To se može primijeniti na istraživanja osmišljena za rješavanje pogrešaka u razvoju s ciljem njihovog sprječavanja u budućnosti.