Gene Expression Noise in Spatial Patterning: hunchback Promoter Structure Affects Noise Amplitude and Distribution in Drosophila Segmentation
Notice bibliographique
Résumé
Positional information in developing embryos is specified by spatial gradients of transcriptional regulators. One of the classic systems for studying this is the activation of the hunchback (hb) gene in early fruit fly (Drosophila) segmentation by the maternally-derived gradient of the Bicoid (Bcd) protein. Gene regulation is subject to intrinsic noise which can produce variable expression. This variability must be constrained in the highly reproducible and coordinated events of development. We identify means by which noise is controlled during gene expression by characterizing the dependence of hb mRNA and protein output noise on hb promoter structure and transcriptional dynamics. We use a stochastic model of the hb promoter in which the number and strength of Bcd and Hb (self-regulatory) binding sites can be varied. Model parameters are fit to data from WT embryos, the self-regulation mutant hb(14F), and lacZ reporter constructs using different portions of the hb promoter. We have corroborated model noise predictions experimentally. The results indicate that WT (self-regulatory) Hb output noise is predominantly dependent on the transcription and translation dynamics of its own expression, rather than on Bcd fluctuations. The constructs and mutant, which lack self-regulation, indicate that the multiple Bcd binding sites in the hb promoter (and their strengths) also play a role in buffering noise. The model is robust to the variation in Bcd binding site number across a number of fly species. This study identifies particular ways in which promoter structure and regulatory dynamics reduce hb output noise. Insofar as many of these are common features of genes (e.g. multiple regulatory sites, cooperativity, self-feedback), the current results contribute to the general understanding of the reproducibility and determinacy of spatial patterning in early development.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».