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Using ascidian embryos to study the evolution of developmental gene regulatory networks

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Abstract:

Ascidians are ideally positioned taxonomically at the base of the chordate tree to provide a point of comparison for developmental regulatory mechanisms that operate among protostomes, non-chordate deuterostomes, invertebrate chordates, and vertebrates. In this review, we propose a model for the gene regulatory network that gives rise to the ascidian notochord. The purpose of this model is not to clarify all of the interactions between molecules of this network, but to provide a working schematic of the regulatory architecture that leads to the specification of endoderm and the patterning of mesoderm in ascidian embryos. We describe a series of approaches, both computational and biological, that are currently being used, or are in development, for the study of ascidian embryo gene regulatory networks. It is our belief that the tools now available to ascidian biologists, in combination with a streamlined mode of development and small genome size, will allow for more rapid dissection of developmental gene regulatory networks than in more complex organisms such as vertebrates. It is our hope that the analysis of gene regulatory networks in ascidians can provide a basic template which will allow developmental biologists to superimpose the modifications and novelties that have arisen during deuterostome evolution.

Les ascidiens occupent une position taxonomique idéale à la base de l'arbre évolutif des chordés pour fournir un point de comparaison des mécanismes régulateurs du développement qui sont en opération chez les protostomiens, les deutérostomiens non chordés, les chordés invertébrés et les vertébrés. Nous proposons dans notre rétrospective un modèle du réseau génique de régulation qui mène à la formation de la notochorde des ascidiens. Le but du modèle n'est pas de faire la lumière sur l'ensemble des interactions entre les molécules du réseau, mais plutôt de fournir un schéma de travail de l'architecture régulatrice qui mène à la spécification de l'endoderme et à la structuration du mésoderme chez les embryons d'ascidiens. Nous décrivons une séries de méthodologies, tant informatiques que biologiques, d'usage courant ou en développement, pour l'étude des réseaux géniques de régulation chez les embryons d'ascidiens. Nous croyons que, compte tenu du mode simplifié de développement et de la taille réduite du génome chez les ascidiens, les outils actuellement disponibles aux chercheurs intéressés à la biologie des ascidiens permettront une dissection accélérée des réseaux géniques de régulation du développement par comparaison à ce qui se passe chez les organismes plus complexes, tels que les vertébrés. Nous espérons que l'analyse des réseaux géniques de régulation chez les ascidiens fournira une maquette de base sur laquelle les biologistes du développement pourront surimposer les modifications et les nouveautés qui sont apparues durant l'évolution des deutérostomiens.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2005-01-01

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  • Published since 1929, this monthly journal reports on primary research contributed by respected international scientists in the broad field of zoology, including behaviour, biochemistry and physiology, developmental biology, ecology, genetics, morphology and ultrastructure, parasitology and pathology, and systematics and evolution. It also invites experts to submit review articles on topics of current interest.
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