Quantifying the regulatory role of individual transcription factors in Escherichia coli.
Quantifying the regulatory role of individual transcription factors in Escherichia coli.
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量化大肠杆菌中单个转录因子的调节作用。
DOI：
10.1016/j.celrep.2021.109952
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发表时间：
2021-11-09
期刊：
影响因子：
8.8
通讯作者：
Brewster RC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Guharajan S;Chhabra S;Parisutham V;Brewster RC
基因调控通常是多个转录因子作用于一个启动子的结果，掩盖了每个转录因子对RNA聚合酶(RNAP)的单独调控作用。在这里，我们通过设计合成的靶基因来分离单个转录因子的调控效应，来测量转录因子在大肠杆菌中的基本调控相互作用。利用热力学模型，每个Tf的调节相互作用从Tf的占有率中分离出来，并被解释为通过(去)稳定RNAP和(去)加速转录起始起作用。我们发现，每种机制的贡献取决于Tf的同一性和结合位置；紧挨着启动子下游的调控对Tf的同一性不敏感，但相同的Tf在启动子上游通过不同的机制进行调节。这两个机制是不耦合的，可以一致地作用，以加强观察到的调节作用(激活/抑制)，或者不一致地，其中TF调节两个截然不同的步骤，具有相反的效果。Guharajan等人。研究6个大肠杆菌转录因子的分离调控。其中转录因子作用于两个不同的转录步骤的模型很好地描述了不同的调控结果。每一步的调控程度取决于TF的同一性和结合位置。
Gene regulation often results from the action of multiple transcription factors (TFs) acting at a promoter, obscuring the individual regulatory effect of each TF on RNA polymerase (RNAP). Here we measure the fundamental regulatory interactions of TFs in E. coli by designing synthetic target genes that isolate individual TFs’ regulatory effects. Using a thermodynamic model, each TF’s regulatory interactions are decoupled from TF occupancy and interpreted as acting through (de)stabilization of RNAP and (de)acceleration of transcription initiation. We find that the contribution of each mechanism depends on TF identity and binding location; regulation immediately downstream of the promoter is insensitive to TF identity, but the same TFs regulate by distinct mechanisms upstream of the promoter. These two mechanisms are uncoupled and can act coherently, to reinforce the observed regulatory role (activation/repression), or incoherently, wherein the TF regulates two distinct steps with opposing effects. Guharajan et al. investigate the isolated regulation of 6 E. coli transcription factors. The diverse regulatory outcomes are well described by a model wherein TFs act on two different steps of transcription. The degree to which each step is regulated depends on TF identity and binding location.
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