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Cis-regulatory Sequences

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Cis-regulatory sequences are short fragments of non-coding DNA that are present on the same chromosomes as the genes that they regulate. These fragments serve as binding sites for transcriptional regulators, proteins that are responsible for controlling gene transcription and differential gene expression across cell types in eukaryotes. Cis-regulatory sequences can be close to the gene of interest or thousands of bases away in the DNA sequence; however, those sequences that are further away are...
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Cooperative Binding of Transcription Regulators

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Transcriptional regulators bind to specific cis-regulatory sequences in the DNA to regulate gene transcription. These cis-regulatory sequences are very short, usually less than ten nucleotide pairs in length. The short length means that there is a high probability of the exact same sequence randomly occurring throughout the genome.  Since regulators can also bind to groups of similar sequences, this further increases the chances of random binding. Transcriptional regulators form...
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Operon Model

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Prokaryotic Gene Structure and Organization

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言語モデルを使用して,プロカリオットシス調節要素を設計する.

Yan Xia1,2, Jinyuan Sun3, Xiaowen Du1

  • 1Department of Gastroenterology, Aerospace Center Hospital, College of Life Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China.

Nucleic acids research
|February 16, 2026
PubMed
まとめ
この要約は機械生成です。

研究者らは,先行データなしでプロカリオットシス調節要素 (CREs) を設計するための言語モデルであるPromoGen2を開発しました. このツールは,何千ものプロカリオットの機能プロモーター設計を可能にし,合成生物学と微生物学の進歩を可能にします.

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科学分野:

  • コンピュータ生物学 コンピュータ生物学
  • ゲノミクスゲノミクスとは
  • 合成生物学 合成生物学とは

背景:

  • プロカリオットのためのシス調節要素 (CREs) の設計は,合成生物学と微生物学にとって極めて重要です.
  • CRE設計のための既存のディープラーニングモデルは,様々なプロカリオット種の範囲と適用性が限られています.
  • 何千ものプロカリオットの機能プロモーターを生成するための広く適用可能なプラットフォームが必要です.

研究 の 目的:

  • 前回の実験データなしでプロカリオットCREsを設計するための新しい言語モデルであるPromoGen2を導入する.
  • PromoGen2.2を使用して,注釈されていないゲノムからプロモーターを設計するためのフレームワーク (プロモーターファクトリー) を開発する.
  • プロカリオット遺伝子を基にCRE設計のための分類学に配慮したモデル (PromoGen2-proka) を作成する.

主な方法:

  • 17,000個のプロカリオットゲノムからCREsにPromoGen2をプリトレーニングする.
  • 種間のプロモーター強さのプロモゲン2のゼロショット予測精度を評価する.
  • 複数の細菌種における人工CREの設計と実験的検証.
  • 無注釈のゲノムにおけるプロモーター設計のためのプロモーター・ファクトリー・フレームワークの開発と適用.
  • 遺伝子特有のCRE設計のためのPromoGen2-prokaを導入し,検証する.

主要な成果:

  • PromoGen2は,プロモーターの強さの最も高いゼロショット予測相関率 (0.50スピアーマン相関率) を達成し,ベースラインを大幅に上回りました.
  • 設計された人工CREは,4つの異なる細菌種で100%の成功率を示しました.
  • Promoter-Factoryは,新たに分離されたハロフィル菌の活性プロモーターを成功裏に設計し,ライコペンの過剰生産を推進しました.
  • PromoGen2-prokaは,種特有のCRE設計の実験的検証において,信頼性の高い成功率を示した.

結論:

  • PromoGen2は,事前の実験データなしで,機能的なプロカリオットCREsを設計するための広く適用可能なプラットフォームを提供します.
  • プロモーター・ファクトリー・フレームワークは,注釈のないゲノムからプロモーターの設計を可能にし,合成生物学アプリケーションをサポートします.
  • PromoGen2-prokaは,プロカリオットの分類を考慮することによって,CREの設計特異性を高めます.
  • 組み合わせたツールは,プロカリオット合成生物学と微生物学の研究における重要なニーズに対応しています.