Pairing of segmentation clock genes drives robust pattern formation.
Pairing of segmentation clock genes drives robust pattern formation.
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DOI：
10.1038/s41586-020-03055-0
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发表时间：
2021-01
期刊：
影响因子：
64.8
通讯作者：
Özbudak EM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zinani OQH;Keseroğlu K;Ay A;Özbudak EM
基因表达是一个固有的随机过程；然而，生物体的发育和动态平衡需要细胞在时空上协调大量基因的表达。在后生动物中共表达的基因对通常位于同一染色体附近，根据物种的不同，基因对占所有基因的10%-50%。由于共享的上游调控因子可以确保相关基因的表达，因此维持相邻基因对的选择性优势仍不清楚。在这里，我们利用两个连锁的斑马鱼分段时钟基因her1和her7，结合单细胞转录计数、基因工程、实时成像和计算模型，揭示了基因配对促进了相关转录，并为发育模式的形成提供了表型稳健性。我们的结果表明，扰乱基因配对扰乱了振荡和分割，识别了保留相关转录的选择性压力，以维持强大和快速的发育时钟。我们预计，这些发现将激励研究基因配对在其他系统中的优势，并在胚胎和有机体中设计精确的合成时钟。
Gene expression is an inherently stochastic process ; however, organismal development and homeostasis require that cells spatiotemporally coordinate the expression of large sets of genes. Coexpressed gene pairs in metazoans often reside in the same chromosomal neighborhood, with gene pairs representing 10% - 50% of all genes depending on species . As shared upstream regulators can ensure correlated gene expression, the selective advantage of maintaining adjacent gene pairs remains unknown . Here, using two linked zebrafish segmentation clock genes, her1 and her7, and combining single-cell transcript counting, genetic engineering, real-time imaging and computational modeling, we reveal that gene pairing boosts correlated transcription and provides phenotypic robustness for developmental pattern formation. Our results demonstrate that disrupting gene pairing disrupts oscillations and segmentation, identifying the selective pressure retaining correlated transcription to sustain a robust and rapid developmental clock. We anticipate that these findings will inspire investigating advantages of gene pairing in other systems and engineering precise synthetic clocks in embryos and organoids.
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影响因子：
4.4
作者：
Arnone JT;Robbins-Pianka A;Arace JR;Kass-Gergi S;McAlear MA
通讯作者：
McAlear MA
影响因子：
30.8
作者：
Becskei, A;Kaufmann, BB;van Oudenaarden, A
通讯作者：
van Oudenaarden, A
影响因子：
4.6
作者：
Ay, Ahmet;Knierer, Stephan;Oezbudak, Ertugrul M.
通讯作者：
Oezbudak, Ertugrul M.
影响因子：
56.9
作者：
Riedel-Kruse, Ingmar H.;Mueller, Claudia;Oates, Andrew C.
通讯作者：
Oates, Andrew C.
DOI：
10.1073/pnas.1308335110
发表时间：
2013-08-20
影响因子：
11.1
作者：
Jao, Li-En;Wente, Susan R.;Chen, Wenbiao
通讯作者：
Chen, Wenbiao