Isabelle S. Peter is Assistant Research Professor and Eric H. Davidson is Norman Chandler Professor of Cell Biology in the Division of Biology and Biological Engineering at the California Institute of Technology, Pasadena, California. Over the last seven years they have co-authored a series of works on experimental, conceptual and computational analyses of developmental gene regulatory networks, including their evolutionary significance. The discussions and conceptual explorations occasioned by this collaboration produced the new synthetic views encompassed in this book, building on decades of earlier work summarized in the 2001 and 2006 Academic Press books by Eric H. Davidson.
Genomic Control Process explores the biological phenomena around genomic regulatory systems that control and shape animal development processes, and which determine the nature of evolutionary processes that affect body plan. Unifying and simplifying the descriptions of development and evolution by focusing on the causality in these processes, it provides a comprehensive method of considering genomic control across diverse biological processes. This book is essential for graduate researchers in genomics, systems biology and molecular biology seeking to understand deep biological processes which regulate the structure of animals during development. - Covers a vast area of current biological research to produce a genome oriented regulatory bioscience of animal life- Places gene regulation, embryonic and postembryonic development, and evolution of the body plan in a unified conceptual framework- Provides the conceptual keys to interpret a broad developmental and evolutionary landscape with precise experimental illustrations drawn from contemporary literature- Includes a range of material, from developmental phenomenology to quantitative and logic models, from phylogenetics to the molecular biology of gene regulation, from animal models of all kinds to evidence of every relevant type- Demonstrates the causal power of system-level understanding of genomic control process- Conceptually organizes a constellation of complex and diverse biological phenomena- Investigates fundamental developmental control system logic in diverse circumstances and expresses these in conceptual models- Explores mechanistic evolutionary processes, illuminating the evolutionary consequences of developmental control systems as they are encoded in the genome
Front Cover 1
IFC 3
GENOMIC CONTROL PROCESS 4
Copyright 5
About the Authors 6
Contents 8
Preface 10
Dedications 13
Chapter 1 - The Genome in Development 14
1. Views of Development 14
2. Levels of Control of Gene Expression: Transcriptional Regulation 17
3. Levels of Control of Gene Expression: Noncoding RNAs 23
4. Levels of Control of Gene Expression: Histone Modifications 31
5. The Regulatory Genome 44
REFERENCES 49
Chapter 2 - Gene Regulatory Networks 54
1. Introductory Overview of Developmental GRNs 55
2. Boolean Spatial Output 58
3. Regulatory States 61
4. Regulation in Cis 61
5. Module Choice 67
6. Transcriptional Dynamics 71
7. Historical Origins and Antecedents of GRN Theory 83
REFERENCES 86
Chapter 3 - Genomic Strategies for Embryonic Development 92
1. Common Principles of Embryonic Development 93
2. Phylogenetic Framework 106
3. Genomic Strategies of Control in Mode 1 Embryonic Processes 111
4. Genomic Strategies of Control in Mode 2 Embryonic Processes 128
5. Global Aspects of A/P Spatial Regulatory Patterning in the Syncytial Drosophila Blastoderm 133
REFERENCES 139
Chapter 4 - Genomic Control Processes in Adult Body Part Formation 146
1. Common Principles of Body Part Formation 147
2. Limbs in Amniotes 149
3. Fly Legs 161
4. Establishment of Spatial Regulatory States in Early Development of Fly and Mammalian Brains 167
5. The Vertebrate Heart 183
6. Spatial Regulatory State Subdivision in and Around the Drosophila Ocellus 191
7. The Vertebrate Gut 192
Chapter 5 - Genomic Strategies for Terminal Cell Fate Specification 214
1. Circumstances of Terminal Cell Fate Specification 214
2. Combinatorial Cis-Regulatory Definition of Differentiation Gene Batteries 216
3. Cell Type Specification in Multipotential Embryonic Precursors 225
4. A Comment on Stem Cells in Postembryonic Life 262
5. Modular Call-Up of Given Specification Processes in Multiple Developmental Contexts 264
REFERENCES 268
Chapter 6 - On the Modeling of Developmental Gene Regulatory Networks 278
1. Topological Network Models 280
2. ODE Models of Circuit Dynamics 304
3. Boolean Models of Network Logic 322
4. Conclusions 334
REFERENCES 335
Chapter 7 - Evolution of Bilaterian Animals: Processes of Change and Stasis in Hierarchical Developmental Gene Regulatory Networks 340
1. Introduction: Evolution by Genomic Change at Different Levels of GRN Hierarchy 341
2. Evolution of the Body Plan by Co-Optive Alteration of GRN Structure 356
3. GRN Stasis and Phylogeny 390
4. Trans-Phyletic Conservation of Cell Type-Specific Regulatory States 396
5. Bilaterian Evolution 405
REFERENCES 409
Gene Index 418
Subject Index 424
Preface
Erscheint lt. Verlag | 21.1.2015 |
---|---|
Sprache | englisch |
Themenwelt | Informatik ► Weitere Themen ► Bioinformatik |
Naturwissenschaften ► Biologie ► Genetik / Molekularbiologie | |
Technik | |
ISBN-10 | 0-12-404746-7 / 0124047467 |
ISBN-13 | 978-0-12-404746-4 / 9780124047464 |
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Größe: 73 MB
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