Chromatin enables precise and scalable gene regulation with factors of limited specificity

染色质 嘉雅宠物 生物 计算生物学 转录因子 基因 基因表达调控 抑制因子 遗传学 染色质重塑 基因表达
作者
Melinda Liu Perkins,Justin Crocker,Gašper Tkačik
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:122 (1)
标识
DOI:10.1073/pnas.2411887121
摘要

Biophysical constraints limit the specificity with which transcription factors (TFs) can target regulatory DNA. While individual nontarget binding events may be low affinity, the sheer number of such interactions could present a challenge for gene regulation by degrading its precision or possibly leading to an erroneous induction state. Chromatin can prevent nontarget binding by rendering DNA physically inaccessible to TFs, at the cost of energy-consuming remodeling orchestrated by pioneer factors (PFs). Under what conditions and by how much can chromatin reduce regulatory errors on a global scale? We use a theoretical approach to compare two scenarios for gene regulation: one that relies on TF binding to free DNA alone and one that uses a combination of TFs and chromatin-regulating PFs to achieve desired gene expression patterns. We find, first, that chromatin effectively silences groups of genes that should be simultaneously OFF, thereby allowing more accurate graded control of expression for the remaining ON genes. Second, chromatin buffers the deleterious consequences of nontarget binding as the number of OFF genes grows, permitting a substantial expansion in regulatory complexity. Third, chromatin-based regulation productively co-opts nontarget TF binding for ON genes in order to establish a “leaky” baseline expression level, which targeted activator or repressor binding subsequently up- or down-modulates. Thus, on a global scale, using chromatin simultaneously alleviates pressure for high specificity of regulatory interactions and enables an increase in genome size with minimal impact on global expression error.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
dunhuang完成签到,获得积分10
1秒前
Lyw完成签到 ,获得积分10
3秒前
lyf完成签到,获得积分10
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
研友_ZGDVz8完成签到,获得积分10
4秒前
Ha完成签到,获得积分10
5秒前
孔甜甜完成签到,获得积分10
6秒前
Singularity完成签到,获得积分0
8秒前
lucky发布了新的文献求助10
10秒前
轨迹应助hia采纳,获得20
11秒前
14秒前
xiejuan完成签到,获得积分10
15秒前
zhuxf完成签到 ,获得积分10
18秒前
2240920060发布了新的文献求助10
18秒前
卜乌完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
Zziiixl完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
韩寒完成签到 ,获得积分10
21秒前
贪玩的网络完成签到 ,获得积分10
23秒前
lucky完成签到,获得积分20
23秒前
24秒前
怂怂完成签到 ,获得积分10
24秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
24秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
25秒前
2240920060完成签到,获得积分20
25秒前
mugglea完成签到 ,获得积分10
25秒前
拾个勤天完成签到,获得积分10
25秒前
王治豪完成签到,获得积分10
26秒前
5AGAME完成签到,获得积分10
26秒前
FFZ完成签到,获得积分10
27秒前
29秒前
奋斗的妙海完成签到 ,获得积分0
29秒前
张一完成签到,获得积分10
31秒前
花誓lydia完成签到 ,获得积分10
32秒前
独钓寒江雪完成签到 ,获得积分10
32秒前
奥奥酱大人完成签到,获得积分10
32秒前
Hello应助ZHI采纳,获得10
33秒前
DongQiu1993发布了新的文献求助10
34秒前
hhh123完成签到,获得积分10
36秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
Cummings Otolaryngology Head and Neck Surgery 8th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5765075
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5558440
关于积分的说明 15407224
捐赠科研通 4899923
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2636115
邀请新用户注册赠送积分活动 1584308
关于科研通互助平台的介绍 1539599