Dorsal-ventral gene expression in the Drosophila embryo reflects the dynamics and precision of the dorsal nuclear gradient.
Dorsal-ventral gene expression in the Drosophila embryo reflects the dynamics and precision of the dorsal nuclear gradient.
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DOI：
10.1016/j.devcel.2011.12.007
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发表时间：
2012-03-13
影响因子：
11.8
通讯作者：
Stathopoulos, Angelike
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Reeves, Gregory T.;Trisnadi, Nathanie;Truong, Thai V.;Nahmad, Marcos;Katz, Sophie;Stathopoulos, Angelike
早期果蝇胚胎中背腹轴的模式取决于背部转录因子的核分布。使用活的两光子光谱显微镜，我们在时空中量化了核背梯度，发现其幅度和基础水平在整个早期胚胎发育过程中都显示出振荡。这些动力学提出了有关细胞如何从快速变化的信号中建立基因表达模式的问题。因此，我们量化了背靶基因的结构域，发现其表达模式也是动态的。该系统的计算建模揭示了背梯度动力学与靶基因表达的变化之间的相关性，并表明这些动力学以及噪声的时间平均，导致在梯度几乎平坦的区域中形成分级基因表达边界。我们建议在瞬态信号事件中保持mRNA水平保持塑性，从而使组织在面对遗传或环境变化时可以完善模式。
Patterning of the dorsal-ventral axis in the early Drosophila embryo depends on the nuclear distribution of the Dorsal transcription factor. Using live two-photon light-sheet microscopy, we quantified the nuclear Dorsal gradient in space and time and found that its amplitude and basal levels display oscillations throughout early embryonic development. These dynamics raise questions regarding how cells can reproducibly establish patterns of gene expression from a rapidly varying signal. We therefore quantified domains of Dorsal target genes, discovering their expression patterns are also dynamic. Computational modeling of this system reveals a correlation between Dorsal gradient dynamics and changes in target gene expression and suggests that these dynamics, together with time averaging of noise, results in the formation of graded gene expression borders in regions where the gradient is nearly flat. We propose that mRNA levels remain plastic during transient signaling events, allowing tissues to refine patterns in the face of genetic or environmental variation.
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