Estrogen-dependent control and cell-to-cell variability of transcriptional bursting.
Estrogen-dependent control and cell-to-cell variability of transcriptional bursting.
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DOI：
10.15252/msb.20177678
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发表时间：
2018-02-23
影响因子：
9.9
通讯作者：
Legewie S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fritzsch C;Baumgärtner S;Kuban M;Steinshorn D;Reid G;Legewie S
细胞决策和环境适应依赖于基因表达对外部线索的异质性反应。异源性在转录中由转录活性和非活性状态之间的随机切换产生，导致RNA合成的爆发。此外，细胞状态影响转录能力，从而以细胞特异性方式全面影响基因表达。我们确定了外部刺激如何与细胞状态相互作用来调节爆发的动力学。为此，在内源性雌激素反应性GREB1基因座监测新生转录物的单细胞动力学。基因表达的随机建模涉及一个双态启动子模型，其中雌激素刺激调节转录爆发的频率。细胞状态通过改变起始和延伸动力学来影响转录动力学，并且在全局上起作用，因为相同细胞中的GREB1等位基因在其转录输出中相关。我们的研究结果表明，细胞状态强烈影响基因表达的中心法则的第一步，以促进异质性的转录输出的同基因细胞。
Cellular decision‐making and environmental adaptation are dependent upon a heterogeneous response of gene expression to external cues. Heterogeneity arises in transcription from random switching between transcriptionally active and inactive states, resulting in bursts of RNA synthesis. Furthermore, the cellular state influences the competency of transcription, thereby globally affecting gene expression in a cell‐specific manner. We determined how external stimuli interplay with cellular state to modulate the kinetics of bursting. To this end, single‐cell dynamics of nascent transcripts were monitored at the endogenous estrogen‐responsive GREB1 locus. Stochastic modeling of gene expression implicated a two‐state promoter model in which the estrogen stimulus modulates the frequency of transcriptional bursting. The cellular state affects transcriptional dynamics by altering initiation and elongation kinetics and acts globally, as GREB1 alleles in the same cell correlate in their transcriptional output. Our results suggest that cellular state strongly affects the first step of the central dogma of gene expression, to promote heterogeneity in the transcriptional output of isogenic cells.
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作者：
das Neves RP;Jones NS;Andreu L;Gupta R;Enver T;Iborra FJ
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Goolam M;Scialdone A;Graham SJL;Macaulay IC;Jedrusik A;Hupalowska A;Voet T;Marioni JC;Zernicka-Goetz M
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