mRNA转运中转录爆发的减弱

基因表达中的转录脉冲及其随机性

Transcriptional pulsing and consequent stochasticity in gene expression

在原核生物和真核生物中都观察到了转录脉冲，并且在蛋白质和mRNA数量的细胞间变异性中起着至关重要的作用。问题是与转录爆发事件相关的时间常数如何影响细胞mRNA和蛋白质分布和转录，在何种程度上实验观察到的分布可以归因于转录脉冲。我们解决这些问题，通过调查的确切时间依赖性的解决方案的主方程的转录脉冲模型的mRNA分布。我们发现了大量的结果：我们表明，除其他外，随着速率常数在具有生物学意义的时间尺度上变化，稳态下会出现双峰和长尾（幂律）分布。由于稳态分布可能无法达到实验，我们目前的分布的时间演化的结果。由于细胞行为本质上是由蛋白质决定的，我们研究了不同mRNA分布对相应蛋白质分布的影响。我们描绘的制度的速率常数的蛋白质分布模仿的mRNA分布和蛋白质分布偏离mRNA分布显着。

A matter of time: Using dynamics and theory to uncover mechanisms of transcriptional bursting

Eukaryotic transcription generally occurs in bursts of activity lasting minutes to hours; however, state-of-the-art measurements have revealed that many of the molecular processes that underlie bursting, such as transcription factor binding to DNA, unfold on timescales of seconds. This temporal disconnect lies at the heart of a broader challenge in physical biology of predicting transcriptional outcomes and cellular decision-making from the dynamics of underlying molecular processes. Here, we review how new dynamical information about the processes underlying transcriptional control can be com…

转录爆发对基因调控网络动力学影响的高效近似方法

Efficient approximations of transcriptional bursting effects on the dynamics of a gene regulatory network

本研究针对基因调控网络模型中纳入转录爆发随机性计算成本高的问题，以自负反馈基序为例，提出多层近似方法，扩展了化学朗之万方程，在提升计算效率的同时支持解析分析，并给出了方法使用建议。

Diverse spatial expression patterns emerge from common transcription bursting kinetics

In early development, regulation of transcription results in precisely positioned and highly reproducible expression patterns that specify cellular identities. How transcription, a fundamentally noisy molecular process, is regulated to achieve reliable embryonic patterning remains unclear. In particular, it is unknown how gene-specific regulation mechanisms affect kinetic rates of transcription, and whether there are common, global features that govern these rates across a genetic network. Here, we measure nascent transcriptional activity in the gap gene network of early Drosophila embryos and…

转录噪音的机械界限

Mechanical Bounds to Transcriptional Noise

在过去的几十年里，人们越来越认识到随机过程在转录中起着核心作用。虽然许多随机效应已经得到了解释，但转录爆发的来源（最著名的随机性来源之一）仍然无法理解。最近的研究结果指出，机械反馈的转录爆发的来源，但这一观点与先前存在的转录调控的观点是缺乏和解。在这封信中，我们提出了一个简单的现象学模型，它能够将传统的基因表达的机械限制转录的框架内的看法。我们的模型解释了基因表达的普遍属性的出现，其中固有噪声的下限必然随着平均表达水平而上升。

转录泄漏与噪声：自调节基因中二元和分级反应之间转换的简单机制

Transcriptional leakage versus noise: A simple mechanism of conversion between binary and graded response in autoregulated genes

我们研究了自调节基因对一系列浓度的信号分子的反应。我们发现，转录泄漏和噪音，由于翻译爆发有相反的效果。在一个正向自我调节的基因中，增加噪声会将反应从分级转换为二进制，而增加泄漏会将反应从二进制转换为分级。我们的研究结果支持这一假设，作为一种常见的现象，泄漏的表达可能是一个相对简单的方式，进化调整的基因反应的类型，而不改变类型的调节从积极到消极的。