プロモーターアーキテクチャは,遺伝子発現の細胞間多様性を決定する
Daniel L Jones1, Robert C Brewster2, Rob Phillips3
1Department of Applied Physics, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA.
Science (New York, N.Y.)
|December 20, 2014
まとめ
細胞の遺伝子発現の変動性は予測可能である. 規則構造だけでなく,転写の分子詳細が,この変動性を制御し,転写ノイズを調節可能な特徴にします.
科学分野:
- 分子生物学は分子生物学である.
- システム生物学 システム生物学
- 遺伝学 遺伝学とは
背景:
- 遺伝子発現の細胞間変動性は,遺伝子調節研究における重要な分野である.
- 顕微生物の転写調節の理論的モデルと,発現の変動性に関する実験的発見の間にギャップが存在します.
- 既存の研究は,変動性が規制アーキテクチャから独立しており,いくつかの分子モデルに矛盾していることを示唆しています.
研究 の 目的:
- エシェリキヤ・コロイ菌における転写と遺伝子発現の変動性の分子詳細との関係を調査する.
- 遺伝子発現の変動がプロモーターの強度,転写因子の結合,転写因子の複製数の影響を受けているかどうかを判断する.
- パラメータフリーモデルが観察された遺伝子発現の変動性を予測できるかどうかをテストする.
主な方法:
- 異なった強度と転写因子結合特性を持つEscherichia coliプロモーターの体系的な構築.
- メッセンジャーRNA (mRNA) の光 in situ ハイブリダイゼーションを使用して,遺伝子発現の変動性を定量化します.
- 実験データをパラメータフリー分子モデルの予測と比較する.
主要な成果:
- 遺伝子発現の変動性は,転写の分子詳細に依存することが判明しました.
- プロモーターおよび転写因子パラメータのシステマティックな変動は,mRNA発現の変動性に直接影響した.
- パラメーターフリーモデルは,実験的に観察された遺伝子発現の変動を正確に予測しました.
結論:
- 転写を制御する分子機構は,mRNA発現の変動性を直接決定する.
- トランスクリプションノイズは調整可能なパラメータであり,進化的プロセスによって形作られることを示唆しています.
- 遺伝子発現の変動性は,基底の規制アーキテクチャに無関心ではなく,転写細部によって正確に制御されます.
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