Single‐Molecule Optical Replication Mapping (ORM) Suggests Human Replication Timing is Regulated by Stochastic Initiation
Notice bibliographique
Résumé
DNA replication timing is regulated by the timing of initiation across the genome. However, there is no consensus as to how initiation timing is regulated. Deterministic models contend that different initiation sites are programed to initiate at different, well‐defined times. Stochastic models posit that different initiation sites have different initiation probabilities but can fire at any time during S. Sites with a high probability of initiation are more likely to fire early and thus will, on average, initiate early in S. Ensemble replication timing assays that report only average initiation time cannot distinguish between these two types of models. To test if replication initiates deterministically or stochastically, we developed Optical Replication Mapping (ORM) a high‐throughput, genome‐wide, single‐molecule replication mapping approach that combines in vivo replication labeling with the Bionano genomic mapping technology. We have mapped replication in over 20 human cell datasets, representing over 2000‐fold coverage of the human genome, allowing us to map sites of replication initiation that are used in fewer than 0.1% of S phases. Our analyses support three major conclusions. 1) Replication initiates at many infrequently‐used initiation sites spread across initiation zones of 30 to 100 kb. We find no evidence for discrete, high‐frequency initiation sites in the human genome. These result suggest that "replication origin", in the sense of a defined genetic element, is not a useful concept in metazoans. 2) Initiation zones correlate well with regions of DNase I accessible DNA, such as promoters. G4 sequences do not appear to be predictive of sites of initiation, beyond their enrichment in DNase I accessible chromatin. These results suggest that a major driver of initiation probability is DNA accessibility. 3) We observe a low frequency of early initiation across late‐replicating regions, and these initiation events are enriched in late initiation zones. Observed initiation rates across all regions of the genome are consistent with a stochastic mechanism of replication timing and inconsistent with a deterministic replication timing program. We propose that the dominant parameter that regulates replication timing is the initiation probability across initiation zones, with a high degree of heterogeneity of initiation sites within these zones, and no spatial or temporal coordination between individual initiation events.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».