Bimodality in E. coli gene expression: Sources and robustness to genome-wide stresses
Notice bibliographique
Résumé
Bacteria evolved genes whose single-cell distributions of expression levels are broad, or even bimodal. Evidence suggests that they might enhance phenotypic diversity for coping with fluctuating environments. We identified seven genes in E. coli with bimodal (low and high) single-cell expression levels under standard growth conditions and studied how their dynamics are modified by environmental and antibiotic stresses known to target gene expression. We found that all genes lose bimodality under some, but not under all, stresses. Also, bimodality can reemerge upon cells returning to standard conditions, which suggests that the genes can switch often between high and low expression rates. As such, these genes could become valuable components of future multi-stable synthetic circuits. Next, we proposed models of bimodal transcription dynamics with realistic parameter values, able to mimic the outcome of the perturbations studied. We explored several models' tunability and boundaries of parameter values, beyond which it shifts to unimodal dynamics. From the model results, we predict that bimodality is robust, and yet tunable, not only by RNA and protein degradation rates, but also by the fraction of time that promoters remain unavailable for new transcription events. Finally, we show evidence that, although the empirical expression levels are influenced by many factors, the bimodality emerges during transcription initiation, at the promoter regions and, thus, may be evolvable and adaptable.
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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 ».