发育可重复性的母体起源

多细胞生物中的细胞命运决定是精确协调的，导致发育过程产生高度可重复的宏观结果。这种可重复性的起源可以在发育最早阶段的分子水平上找到，此时形态发生素（形成形状）分子的空间模式可重复地出现。然而，这些早期阶段的初始条件是由雌性在卵子发生期间确定的，目前尚不清楚这种可重复性是传递给合子还是由合子重新获得。在此，我们研究了果蝇胚胎中最早的可重复模式，即 Bicoid 蛋白梯度。利用独特的绝对分子计数技术组合，我们表明它是由一个高度受控的 mRNA 分子源产生的，该源在胚胎间的可重复性在约 8% 以内。这发生在一个完美的线性前馈过程中：雌性基因剂量的变化导致胚胎中 mRNA 和蛋白质计数的成比例变化。在这种设置下，从一种分子物种到另一种分子物种的过渡中噪声保持在较低水平，使得雌性能够在每个胚胎中精确沉积相同绝对数量的 mRNA 分子，从而赋予 Bicoid 模式可重复性。我们的结果表明，胚胎中出现的形态结构的可重复性起源于卵子发生期间，此时所有初始模式信号都以与我们在 Bicoid 模式中观察到的类似的精度进行控制。