Dynamics of epigenetic regulation at the single-cell level.
Dynamics of epigenetic regulation at the single-cell level.
复制标题
在单细胞水平上表观遗传调节的动力学。
DOI：
10.1126/science.aab2956
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发表时间：
2016-02-12
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Elowitz MB
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bintu L;Yong J;Antebi YE;McCue K;Kazuki Y;Uno N;Oshimura M;Elowitz MB
染色质调节因子在建立和维持基因表达状态方面发挥着重要作用。然而，它们如何定量和随时间控制单细胞中的基因表达仍不清楚。我们使用延时显微镜来分析与不同修饰相关的四种沉默子的动态效应：DNA 甲基化、组蛋白脱乙酰化和组蛋白甲基化。对于所有调节因子，沉默和重新激活发生在“全有或全无”事件中，使调节因子能够调节沉默细胞的比例，而不是基因表达的量。这些动力学可以通过三态模型来描述，该模型涉及活跃状态、可逆沉默状态和不可逆沉默状态之间的随机转变。通过各自的转换率，这些调节器在不同的时间尺度上运作并产生不同类型的表观遗传记忆。我们的结果为理解和设计哺乳动物染色质调控和表观遗传记忆提供了一个框架。
Chromatin regulators play a major role in establishing and maintaining gene expression states. Yet how they control gene expression in single cells, quantitatively and over time, remains unclear. We used time-lapse microscopy to analyze the dynamic effects of four silencers associated with diverse modifications: DNA methylation, histone deacetylation, and histone methylation. For all regulators, silencing and reactivation occurred in all-or-none events, enabling the regulators to modulate the fraction of cells silenced rather than the amount of gene expression. These dynamics could be described by a three-state model involving stochastic transitions between active, reversibly silent, and irreversibly silent states. Through their individual transition rates, these regulators operate over different time scales and generate distinct types of epigenetic memory. Our results provide a framework for understanding and engineering mammalian chromatin regulation and epigenetic memory.
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