Role of DNA binding sites and slow unbinding kinetics in titration-based oscillators
Notice bibliographique
Résumé
Genetic oscillators, such as circadian clocks, are constantly perturbed by molecular noise arising from the small number of molecules involved in gene regulation. One of the strongest sources of stochasticity is the binary noise that arises from the binding of a regulatory protein to a promoter in the chromosomal DNA. In this study, we focus on two minimal oscillators based on activator titration and repressor titration to understand the key parameters that are important for oscillations and for overcoming binary noise. We show that the rate of unbinding from the DNA, despite traditionally being considered a fast parameter, needs to be slow to broaden the space of oscillatory solutions. The addition of multiple, independent DNA binding sites further expands the oscillatory parameter space for the repressor-titration oscillator and lengthens the period of both oscillators. This effect is a combination of increased effective delay of the unbinding kinetics due to multiple binding sites and increased promoter ultrasensitivity that is specific for repression. We then use stochastic simulation to show that multiple binding sites increase the coherence of oscillations by mitigating the binary noise. Slow values of DNA unbinding rate are also effective in alleviating molecular noise due to the increased distance from the bifurcation point. Our work demonstrates how the number of DNA binding sites and slow unbinding kinetics, which are often omitted in biophysical models of gene circuits, can have a significant impact on the temporal and stochastic dynamics of genetic oscillators.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».