External seminar - Albert Tsai, Centre de Recherche en Biologie Cellulaire de Montpellier
Invited by Roland Le Borgne, Albert Tsai will present his work on the nuclear organization of transcription in the Drosophila embryo.
Shaping the nucleus for transcriptional and developmental robustness
Precise spatiotemporal patterns of transcription factors (TFs) regulate genes critical for embryo development, instructing cells to differentiate and adopt specific fates. For example, the Homeobox (Hox) TF Ultrabithorax (Ubx) specifies the identity of body segments along the anterior-posterior axis. One of its target genes is shavenbaby (svb) that fates ectodermal cells into trichomes. However, svb enhancers respond to Ubx using low-affinity binding sites and live imaging in embryos suggest that Ubx-DNA interactions last only for a few seconds on average.
Given these stochastic and transient molecular interactions, how can TFs reliably drive gene expression needed for cell-fate determination?
Using super-resolution microscopy, we showed that svb transcription sites sit in Ubx-rich sub-nuclear regions co-enriched for specific transcriptional cofactors, and epigenetic modifications. Genes regulated by Ubx can colocalize to the same environment, improving the robustness of transcription and phenotype development under stress. Over the course of embryogenesis, TF distributions become more heterogeneous and clustered, favoring the forming of localized TF environments later in development.
Understanding how TFs and the chromatin spatially coordinate stochastic and transient molecular interactions into precise and persistent regulatory signals will help decipher how multicellular eukaryotes organize their nucleus to shape their development.
Albert Tsai leads a team at the CRBM in Montpellier studying the nuclear organization of transcription in Drosophila embryos. His research combines advanced genetics, high-resolution microscopy, and statistical physics to understand the formation and properties of cellular microenvironments that regulate gene expression.
His research group investigates how the spatial organization of transcription within the nucleus leads to regulatory robustness in embryos. They use high- and super-resolution fluorescence microscopy in Drosophila melanogaster embryos to investigate the formation and properties transcriptional microenvironments around developmental genes, in order to understand how these environments organize molecular interactions to promote efficient and robust gene expression.
Contact: Roland Le Borgne
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Séminaire externe - Albert Tsai, Centre de Recherche en Biologie Cellulaire de Montpellier
Invité par Roland Le Borgne, Albert Tsai présentera ses travaux sur l'organisation nucléaire de la transcription dans l'embryon de drosophile.
Façonner le noyau pour une robustesse transcriptionnelle et développementale
Des motifs spatiotemporels précis des facteurs de transcription (FT) régulent les gènes essentiels au développement embryonnaire, guidant les cellules vers une différenciation et l’adoption de destins spécifiques. Par exemple, le facteur de transcription à homéoboîte Ultrabithorax (Ubx) détermine l’identité des segments corporels le long de l’axe antéro-postérieur. L’un de ses gènes cibles, shavenbaby (svb), oriente les cellules ectodermiques vers un destin de trichomes. Pourtant, les enhancers de svb interagissent avec Ubx via des sites de liaison de faible affinité, et des observations en imagerie in vivo chez l’embryon révèlent que les interactions Ubx-ADN durent en moyenne seulement quelques secondes.
Comment, malgré ces interactions moléculaires stochastiques et transitoires, les FT peuvent-ils induire de manière fiable l’expression génique nécessaire à la détermination du destin cellulaire ?
En utilisant la microscopie à super-résolution, nous avons montré que les sites de transcription de svb se situent dans des sous-régions nucléaires enrichies en Ubx, ainsi qu’en cofacteurs transcriptionnels spécifiques et en modifications épigénétiques. Les gènes régulés par Ubx peuvent co-localiser dans ce même microenvironnement, améliorant ainsi la robustesse de la transcription et du développement phénotypique, même en conditions de stress. Au cours de l’embryogenèse, la distribution des FT devient progressivement plus hétérogène et groupée, favorisant la formation de microenvironnements localisés de FT aux stades tardifs du développement.
Comprendre comment les FT et la chromatine coordonnent spatialement des interactions moléculaires stochastiques et transitoires en signaux régulateurs précis et persistants permettra de décrypter comment les eucaryotes multicellulaires organisent leur noyau pour façonner leur développement.
Albert Tsai dirige une équipe au CRBM de Montpellier étudiant l'organisation nucléaire de la transcription dans l'embryon de drosophile, en combinant génétique avancée, microscopie haute résolution et physique statistique pour comprendre la formation et les propriétés des microenvironnements cellulaires régulant l'expression génétique.
Son groupe de recherche étudie comment l’organisation spatiale de la transcription au sein du noyau conduit à une robustesse régulatrice chez les embryons. Ils utilisent la microscopie de fluorescence à haute et super-résolution chez des embryons de Drosophila melanogaster pour explorer la formation et les propriétés des microenvironnements transcriptionnels autour des gènes du développement. L’objectif est de comprendre comment ces microenvironnements organisent les interactions moléculaires pour favoriser une expression génique efficace et robuste.
Contact : Roland Le Borgne
Biologie e Santé
