Solving regulatory circuits controlling gut organogenesis

解决控制肠道器官发生的调节回路

基本信息

  • 批准号:
    9888387
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41.13万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-04-01 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Solving regulatory circuits controlling gut organogenesis An important question in developmental biology is how the spatial organization of body parts, organs, and cell types within the animal body plan is acquired with such accuracy and reproducibility during animal development according to genomic instructions. Gene regulatory networks (GRNs) encode these instructions and thereby provide the mechanisms for spatial organization of the body plan. GRNs control the expression of transcriptional regulators that in turn regulate the expression of cell-fate specific genes. Due to the challenges associated with experimentally analyzing GRNs in developing animals, there are so far only few developmental processes understood at the GRN level. In this project we are beginning to analyze the GRN underlying organogenesis of the gut, a developmental process that is broadly shared among animals. In order to access the developmental mechanisms underlying gut development, we will use a relatively simple deuterostome animal, the sea urchin, which facilitates system level analyses even of complicated processes such as organogenesis that might not be easily addressed in vertebrates. The sea urchin larval gut forms within 72h of fertilization and consists of multiple morphologically distinct compartments including foregut, midgut, hindgut, sphincters, mouth and anus. We recently acquired spatial expression data for over 270 regulatory genes encoding transcription factors, showing that the different compartments of the gut are distinguished at the molecular level by expression of unique combinations of transcription factors. These compartment-specific transcription factor modules are expressed prior to the appearance of morphological structure and are usually expressed over long periods of time throughout development. We will complete this analysis to identify transcription factor combinations expressed in individual endodermal cell fates within these compartments. The goal of this project is to identify the mechanisms leading to the distinct specification of foregut, midgut, hindgut, and sphincters during gut development. We will thus test the function of compartment-specific transcription factor modules by perturbation of each transcription factor and by analyzing its role in the regulation of other transcription factors and in the formation of the respective compartments. As insights on regulatory interactions accumulate, we will generate GRN models to visualize the topology of regulatory circuits and to test their dynamic and spatial behavior. The result of this project will reveal the regulatory mechanisms that control the distinct specification of the major compartments of the sea urchin gut, mechanisms that might in some form also contribute to the patterning of the anterior/posterior axis of the gut in other animals.
解决控制肠道器官的调节电路 发育生物学的一个重要问题是身体部位,器官和细胞的空间组织如何 在动物发育过程中以这种准确性和可重复性获取动物体计划中的类型 根据基因组说明。基因调节网络(GRNS)编码这些说明,从而 提供身体计划空间组织的机制。 GRNS控制转录的表达 反过来调节细胞粘液特定基因的表达的调节剂。由于与 实验分析发展动物的GRN,到目前为止的发展过程只有很少 在GRN级别上了解。在这个项目中,我们开始分析 肠道,这是一种在动物之间广泛共享的发展过程。为了访问发展 肠道发展的机制,我们将使用相对简单的氘代动物,海胆, 这促进了系统水平的分析,即使是复杂过程(例如器官发生)也可能不是 在脊椎动物中很容易解决。海胆幼虫肠道形成受精的72h,由多个组成 形态上不同的隔室,包括前身,中肠,后肠,括约肌,嘴和肛门。我们 最近获得了270多个编码转录因子的调节基因的空间表达数据,显示 肠道的不同隔室通过独特的表达在分子水平上区分 转录因子的组合。这些隔室特异性转录因子模块被表达 在出现形态结构之前,通常在长时间内表达 整个发展。我们将完成此分析以识别表达的转录因子组合 在这些隔室中的单个内皮细胞命运中。该项目的目的是确定 肠道期间,机制导致前肢,中肠,后肠和括约肌的独特规范 发展。因此,我们将通过扰动测试隔室特异性转录因子模块的功能 通过分析其在其他转录因子的调节中的作用以及在 各个隔间的形成。随着对监管互动的见解积累,我们将生成 GRN模型可视化监管电路的拓扑并测试其动态和空间行为。这 该项目的结果将揭示控制主要规范的监管机制 海胆肠道的隔室,可能以某种形式的机制也有助于构图 其他动物的肠道前轴/后轴。

项目成果

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