A system-level model for the microbial regulatory genome.
A system-level model for the microbial regulatory genome.
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DOI：
10.15252/msb.20145160
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发表时间：
2014-07-15
影响因子：
9.9
通讯作者：
Baliga NS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Brooks AN;Reiss DJ;Allard A;Wu WJ;Salvanha DM;Plaisier CL;Chandrasekaran S;Pan M;Kaur A;Baliga NS
尽管微生物具有精简的基因组和数量有限的调节器，但它们可以针对不同的环境挑战定制转录反应。在这里，我们提出了数据驱动的模型，捕获环境和基因组编码的两种类型的原核生物的调控程序的动态相互作用：大肠杆菌（细菌）和盐生盐杆菌（古细菌）。这些模型揭示了顺式作用基因调控元件的全基因组分布和转录因子在每个元件上的条件影响如何编码引起广泛的环境特异性反应的程序。我们展示了这些程序如何分区内的调节子和操纵子基因的转录调控，以重新组织基因在每个环境中的基因功能协会。这些模型通过作用于整个基因组的不同转录控制机制捕获与适应度相关的协同调节，为原核基因调控网络定义了一个广义的、系统级的组织原则，远远超出了现有的基因调控范式。已经开发了一个在线资源（egrin2.systemsbiology.net），以促进两种原核生物中条件基因调控的多尺度探索。
Microbes can tailor transcriptional responses to diverse environmental challenges despite having streamlined genomes and a limited number of regulators. Here, we present data-driven models that capture the dynamic interplay of the environment and genome-encoded regulatory programs of two types of prokaryotes: Escherichia coli (a bacterium) and Halobacterium salinarum (an archaeon). The models reveal how the genome-wide distributions of cis-acting gene regulatory elements and the conditional influences of transcription factors at each of those elements encode programs for eliciting a wide array of environment-specific responses. We demonstrate how these programs partition transcriptional regulation of genes within regulons and operons to re-organize gene–gene functional associations in each environment. The models capture fitness-relevant co-regulation by different transcriptional control mechanisms acting across the entire genome, to define a generalized, system-level organizing principle for prokaryotic gene regulatory networks that goes well beyond existing paradigms of gene regulation. An online resource (http://egrin2.systemsbiology.net) has been developed to facilitate multiscale exploration of conditional gene regulation in the two prokaryotes.
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