Measuring differential fitness costs and interactions between genetic cassettes using fluorescent spectrophotometry
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT In this article, we present a method for designing, executing, and analyzing data from a microbial competition experiment. We use fluorescent reporters to label different competing strains and resolve individual growth curves using a fluorescent spectrophotometer. Our comprehensive data analysis pipeline integrates multiple experiments to simultaneously infer sources of variation, extract selection coefficients, and estimate the genetic contributions to fitness for various synthetic genetic cassettes (SGCs). To demonstrate the method, we employ a synthetic biological system based on Escherichia coli . Strains carry 1 of 10 different plasmids and one of three genomically integrated fluorescent markers. All strains are co-cultured to obtain real-time measurements of optical density (total population density) and fluorescence (sub-population densities). We identify challenges in calibrating between fluorescence and density and of fluorescent proteins maturing at different rates. To resolve these issues, we compare two methods of fluorescence calibration and correct for maturation by measuring in vivo maturation times. We provide evidence of genetic interactions occurring between our SGCs and further show how to use our statistical model to test some hypotheses about microbial growth and the costs of protein expression. IMPORTANCE Fluorescently labeled co-cultures are becoming increasingly popular. The approach proposed here offers a high standard for experimental design and data analysis to measure selection coefficients and growth rates in competition. Measuring competitive differences is useful in many laboratory studies, allowing for fitness cost-correction of growth rates and ecological interactions and testing hypotheses in synthetic biology. Using time-resolved growth curves, rather than endpoint measurements, for competition assays allows us to construct a detailed scientific model that can be used to ask questions about fine-grained phenomena, such as bacterial growth dynamics, as well as higher-level phenomena, such as the interactions between synthetic cassette expression.
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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 ».