Optogenetic single-cell control of transcription achieves mRNA tunability and reduced variability
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The study of gene expression at the single-cell level has exposed the importance of stochasticity for the behavior of cellular systems. Research on cellular variability has mostly relied on observing expression either in response to natural stimuli or to constant gene regulators. However, the ability to probe cells individually can lead to a deeper understanding of the underlying process. Here, we propose an experimental platform for optogenetic feedback control of individual cells. It consists of a digital micromirror device that, coupled to a microscope, can target light-responsive cells with individualized illumination profiles, thereby exploiting the good spatial resolution of optogenetic induction. Together with an automated software pipeline for segmentation, quantification and tracking of single cells, the platform enables independent and real-time control of numerous cells. We demonstrate our platform by regulating transcription in over a hundred yeast cells simultaneously, while achieving tunability of mRNA abundance. Using a novel technique to measure extrinsic variation, we further show that single cell feedback regulation of this highly stochastic process achieves a 10-fold reduction of extrinsic variation in nascent mRNA over population control, with superior control loop properties. Our platform establishes a new, flexible method for studying transcriptional dynamics in single cells.
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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 | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 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 | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».