Single-molecule Imaging of Gene Regulation <em>In vivo</em> Using Cotranslational Activation by Cleavage (CoTrAC)

We describe a fluorescence microscopy method, Co-Translational Activation by Cleavage (CoTrAC) to image the production of protein molecules in live cells ...

Johns Hopkins University School of Medicine

Se estudia el comportamiento de fase l&iacute;quido cristalina de una suspensi&oacute;n concentrada de flagelos helicoidales aislado de Salmonella typhimurium. Flagelos se preparan con diferentes Estados polim&oacute;rficos, algunas de las cuales tienen un car&aacute;cter helicoidal pronunciado mientras otros asumen una forma rodlike. Demostramos que el comportamiento de la fase est&aacute;tica y din&aacute;mica de h&eacute;lices quirales es muy diferente en comparaci&oacute;n con barras duras achiral m&aacute;s simples. Con el aumento de la concentraci&oacute;n, flagelos helicoidales se someten a una entrop&iacute;a impulsado por orden primera fase transici&oacute;n a un estado l&iacute;quido cristalino tiene una novela simetr&iacute;a quiral.

Basadas en la entrop&iacute;a formaci&oacute;n de una fase l&iacute;quida cristalina quiral de filamentos helicoidales.

&#x6211;&#x4EEC;&#x7814;&#x7A76;&#x87BA;&#x65CB;&#x97AD;&#x6BDB;&#x7684;&#x9F20;&#x4F24;&#x5BD2;&#x6C99;&#x95E8;&#x6C0F;&#x83CC;&#x682A;&#x6D53;&#x60AC;&#x6D6E;&#x6DB2;&#x7ED3;&#x6676;&#x76F8;&#x884C;&#x4E3A;&#x3002;&#x97AD;&#x6BDB;&#x7684;&#x51C6;&#x5907;&#x4E0E;&#x4E0D;&#x540C;&#x7684;&#x591A;&#x6001;&#x72B6;&#x6001;&#xFF0C;&#x5176;&#x4E2D;&#x4E00;&#x4E9B;&#x5177;&#x6709;&#x660E;&#x663E;&#x87BA;&#x65CB;&#x6027;&#x8D28;&#xFF0C;&#x867D;&#x7136;&#x5176;&#x4ED6;&#x4EBA;&#x627F;&#x62C5;&#x4E00;&#x4E2A;&#x68D2;&#x72B6;&#x7684;&#x5F62;&#x72B6;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x663E;&#x793A;&#x7684;&#x9759;&#x6001;&#x76F8;&#x884C;&#x4E3A;&#x548C;&#x52A8;&#x6001;&#x7684;&#x624B;&#x6027;&#x87BA;&#x65CB;&#x65F6;&#x76F8;&#x6BD4;&#xFF0C;&#x66F4;&#x7B80;&#x5355;&#x7684;&#x975E;&#x624B;&#x6027;&#x786C;&#x68D2;&#x975E;&#x5E38;&#x4E0D;&#x540C;&#x3002;&#x589E;&#x52A0;&#x6D53;&#x5EA6;&#xFF0C;&#x87BA;&#x65CB;&#x97AD;&#x6BDB;&#x8FDB;&#x884C;&#x71B5;&#x9A71;&#x52A8;&#x7B2C;&#x4E00;&#x987A;&#x5E8F;&#x9010;&#x6B65;&#x8FC7;&#x6E21;&#x5230;&#x4E86;&#x4E00;&#x79CD;&#x65B0;&#x578B;&#x624B;&#x6027;&#x5BF9;&#x79F0;&#x6027;&#x6DB2;&#x4F53;&#x7ED3;&#x6676;&#x72B6;&#x6001;&#x3002;

&#x71B5;&#x9A71;&#x52A8;&#x87BA;&#x65CB;&#x4E1D;&#x624B;&#x6027;&#x6DB2;&#x6676;&#x76F8;&#x7684;&#x5F62;&#x6210;&#x3002;

We study the liquid-crystalline phase behavior of a concentrated suspension of helical flagella isolated from Salmonella typhimurium. Flagella are prepared with different polymorphic states, some of which have a pronounced helical character while others assume a rodlike shape. We show that the static phase behavior and dynamics of chiral helices are very different when compared to simpler achiral hard rods. With increasing concentration, helical flagella undergo an entropy-driven first order phase transition to a liquid-crystalline state having a novel chiral symmetry.

Entropy-driven formation of a chiral liquid-crystalline phase of helical filaments.

Nous &eacute;tudions le comportement de la phase cristalline liquide de suspension concentr&eacute;e de h&eacute;lico&iuml;dales flagelles isol&eacute;s de Salmonella typhimurium. Flagelles sont pr&eacute;par&eacute;s avec diff&eacute;rents &Eacute;tats polymorphes, dont certaines ont un caract&egrave;re prononc&eacute; h&eacute;lico&iuml;dal, tandis que d&#39;autres supposent une forme de b&acirc;tonnets. Nous montrons que le comportement de phase statique et dynamique des h&eacute;lices chiraux est tr&egrave;s diff&eacute;rente par rapport aux plus simples tiges dures achirales. Avec augmentation de la concentration, h&eacute;lico&iuml;dales flagelles subissent une entropie ax&eacute;e sur la transition vers un &eacute;tat cristallin liquide ayant une sym&eacute;trie chirale roman de phase de premier ordre.

Formation ax&eacute;e sur l&#39;entropie d&#39;une phase cristalline liquide chirale de filaments h&eacute;lico&iuml;daux.

Studiamo il comportamento di fase liquido-cristallina di sospensione concentrata di elicoidale flagelli isolati da Salmonella typhimurium. Flagelli sono preparati con diversi stati polimorfici, alcune delle quali hanno un carattere pronunciato elicoidale mentre gli altri assumono una forma rodlike. Ci mostrano che il comportamento di fase statica e dinamica delle eliche chirali &egrave; molto diversi rispetto alla semplice canne duri achirali. Con l&#39;aumento della concentrazione, elicoidali flagelli subiscono un&#39;entropia-driven transizione allo stato liquido-cristallino avendo una romanzo simmetria chirale di fase del primo ordine.

Entropia-guidato la formazione di una fase liquido-cristallina chirale di filamenti elicoidali.

&#x6211;&#x3005; &#x304B;&#x3089;&#x306E;&#x30B5;&#x30EB;&#x30E2;&#x30CD;&#x30E9;&#x5206;&#x96E2;&#x30D8;&#x30EA;&#x30AB;&#x30EB;&#x97AD;&#x6BDB;&#x306E;&#x6FC3;&#x539A;&#x306E;&#x76F8;&#x6319;&#x52D5;&#x3092;&#x7814;&#x7A76;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x97AD;&#x6BDB;&#x306E;&#x4ED6;&#x3001;&#x68D2;&#x72B6;&#x306E;&#x5F62;&#x3068;&#x4EEE;&#x5B9A;&#x304C;&#x3044;&#x304F;&#x3064;&#x304B;&#x306E;&#x9855;&#x8457;&#x306A;&#x30D8;&#x30EA;&#x30AB;&#x30EB;&#x6587;&#x5B57;&#x304C;&#x3042;&#x308B;&#x5225;&#x306E;&#x591A;&#x578B;&#x72B6;&#x614B;&#x304C;&#x7528;&#x610F;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x79C1;&#x9054;&#x306F;&#x9759;&#x7684;&#x306E;&#x76F8;&#x6319;&#x52D5;&#x3068;&#x30AB;&#x30A4;&#x30E9;&#x30EB;&#x3089;&#x305B;&#x3093;&#x306E;&#x52D5;&#x529B;&#x5B66;&#x30A2;&#x30AD;&#x30E9;&#x30EB; &#x30CF;&#x30FC;&#x30C9;&#x68D2;&#x306E;&#x3088;&#x308A;&#x7C21;&#x5358;&#x306A;&#x3068;&#x6BD4;&#x8F03;&#x3059;&#x308B;&#x3068;&#x975E;&#x5E38;&#x306B;&#x7570;&#x306A;&#x3063;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x53D7;&#x3051;&#x308B;&#x3089;&#x305B;&#x3093;&#x3079;&#x3093;&#x6BDB;&#x30A8;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30D4;&#x30FC;&#x99C6;&#x52D5;&#x306E;&#x6FC3;&#x5EA6;&#x3092;&#x5897;&#x52A0;&#x3055;&#x305B;&#x308B;&#x3068;&#x3001;&#x4E00;&#x6B21;&#x76F8;&#x8EE2;&#x79FB;&#x3092;&#x65B0;&#x898F;&#x30AD;&#x30E9;&#x30EB;&#x5BFE;&#x79F0;&#x6027;&#x3092;&#x6301;&#x3064;&#x6DB2;&#x6676;&#x306E;&#x72B6;&#x614B;&#x3002;

&#x30A8;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30D4;&#x30FC;&#x99C6;&#x52D5;&#x306E;&#x30AB;&#x30A4;&#x30E9;&#x30EB;&#x6DB2;&#x6676;&#x76F8;&#x30D8;&#x30EA;&#x30AB;&#x30EB; &#x30D5;&#x30A3;&#x30E9;&#x30E1;&#x30F3;&#x30C8;&#x306E;&#x5F62;&#x6210;&#x3059;&#x308B;&#x306B;&#x306F;&#x3002;

&#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; &#xC0B4; &#xBAA8; &#xB12C; &#xB77C; &#xD2F0;&#xC5D0;&#xC11C; &#xACE0;&#xB9BD; &#xB41C; &#xD5EC;&#xB9AC;&#xCEEC; flagella&#xC758; &#xC9D1;&#xC911;&#xB41C; &#xD604; &#xD0C1; &#xC561;&#xC758; &#xC561;&#xCCB4; &#xACB0;&#xC815; &#xB2E8;&#xACC4; &#xB3D9;&#xC791;&#xC744; &#xC5F0;&#xAD6C;. Flagella &#xB2E4;&#xB978; rodlike &#xD615;&#xD0DC;&#xB97C; &#xAC00;&#xC815; &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xC77C;&#xBD80;&#xB294; &#xBC1C;&#xC74C;&#xB41C; &#xD5EC;&#xB9AC;&#xCEEC; &#xCE90;&#xB9AD;&#xD130;&#xB97C;&#xAC00;&#xC9C0;&#xACE0; &#xB2E4;&#xC591; &#xD55C; &#xB2E4;&#xD615; &#xC0C1;&#xD0DC; &#xC900;&#xBE44; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xC815;&#xC801; &#xC704;&#xC0C1; &#xB3D9;&#xC791; &#xBC0F; &#xD0A4; &#xB784; &#xD3EC;&#xD568;&#xC758; &#xC5ED;&#xD559;&#xC740; &#xB9E4;&#xC6B0; &#xAC04;&#xB2E8; &#xD558; &#xAC8C; achiral &#xD558;&#xB4DC; &#xB9C9;&#xB300;&#xC5D0; &#xBE44;&#xD574; &#xB2E4;&#xB978; &#xBCF4;&#xC5EC;&#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB18D;&#xB3C4; &#xC99D;&#xAC00;, &#xD5EC;&#xB9AC;&#xCEEC; flagella &#xBC1B;&#xC544;&#xC57C; &#xC5D4;&#xD2B8;&#xB85C;&#xD53C; &#xAE30;&#xBC18; &#xCCAB; &#xB2E8;&#xACC4; &#xC18C;&#xC124; &#xD0A4; &#xB784; &#xB300;&#xCE6D; &#xB370; &#xC561;&#xCCB4; &#xACB0;&#xC815; &#xC9C8; &#xC0C1;&#xD0DC;&#xB85C; &#xC804;&#xD658; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xD5EC;&#xB9AC;&#xCEEC; &#xD544; &#xB77C; &#xBA58; &#xD2B8;&#xC758; &#xD0A4; &#xB784; &#xC561;&#xCCB4; &#xACB0;&#xC815; &#xB2E8;&#xACC4;&#xC758; &#xC5D4;&#xD2B8;&#xB85C;&#xD53C; &#xAE30;&#xBC18; &#xD615;&#xC131;.

&#x4F55;&#x79CD;&#x673A;&#x5236;&#x662F; lac &#x64CD;&#x7EB5;&#x5B50;&#x7684;&#x8BF1;&#x5BFC;&#x7684;&#x57FA;&#x7840;&#xFF1F;&#x4ECE;&#x62C9;&#x4E01;&#x7F8E;&#x6D32;&#x548C;&#x52A0;&#x52D2;&#x6BD4;&#x64CD;&#x7EB5;&#x5B50;&#x8868;&#x8FBE;&#x5F0F;&#x662F;&#x5B8C;&#x5168;&#x65E0;&#x6548;&#x7684;&#x73B0;&#x8C61;&#x3002;&#x6700;&#x8FD1;&#x7684;&#x5DE5;&#x4F5C;&#x7531;&#x8D22;&#x7B49;&#x4EBA;&#x7ED3;&#x5408;&#x5355;&#x5206;&#x5B50;&#x6210;&#x50CF;&#x7684;&#x5355;&#x4E2A;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x611F;&#x5E94;&#x6D4B;&#x91CF;&#x5236;&#x5B9A;&#x4E00;&#x79CD;&#x968F;&#x673A;&#x6A21;&#x578B;&#x63CF;&#x8FF0;&#x7684;&#x5173;&#x952E;&#x89D2;&#x8272;&#x7684;&#x963B;&#x904F;&#x7269;&#x62C9;&#x4E01;&#x7F8E;&#x6D32;&#x548C;&#x52A0;&#x52D2;&#x6BD4;-&#x5355;&#x4E2A;&#x5206;&#x5B50;&#x8BF1;&#x5BFC;&#x57FA;&#x56E0;&#x8868;&#x8FBE;&#x3002;

&#x7531;&#x7EC6;&#x83CC;&#x968F;&#x673A;&#x51B3;&#x7B56;&#x673A;&#x5236;&#x3002;

What mechanism underlies the induction of the lac operon? Expression from the lac operon is an all-or-none phenomenon. Recent work by Choi et al. combines single-molecule imaging of gene expression with single-cell induction measurements to develop a stochastic model describing the critical role of single lac-repressor molecules in induction.

A mechanism for stochastic decision making by bacteria.

Quel m&eacute;canisme sous-tend l&#39;induction de l&#39;op&eacute;ron lac ? Expression de l&#39;op&eacute;ron lactose est un ph&eacute;nom&egrave;ne tout ou rien. Des travaux r&eacute;cents de Choi et al combine mol&eacute;cule unique d&#39;imagerie de l&#39;expression g&eacute;nique avec mesures d&#39;induction de cellule unique pour d&eacute;velopper un mod&egrave;le stochastique d&eacute;crivant le r&ocirc;le essentiel des mol&eacute;cules simples lac-r&eacute;presseur &agrave; induction.

Un m&eacute;canisme d&eacute;cisionnel stochastique par des bact&eacute;ries.

Welcher Mechanismus unterliegt die Induktion von Lac-Operon? Ausdruck aus dem Lac-Operon ist ein termingebundener Ph&auml;nomen. Die j&uuml;ngsten Arbeiten von Choi Et Al. kombiniert Einzelmolek&uuml;l-Bildgebung der Genexpression durch einzellige Induktion Messungen ein stochastisches Modell beschreibt die kritische Rolle der einzelnen Lac-Hemmer Molek&uuml;le in Induktion entwickeln.

Ein Mechanismus f&uuml;r die stochastische Entscheidungsfindung durch Bakterien.

Quale meccanismo sottende l&#39;induzione dell&#39;operone lac? Espressione da operone lac &egrave; un fenomeno definitivo. Recente lavoro di Choi et al combina singola molecola imaging dell&#39;espressione genica con le misure di induzione a cella singola per sviluppare un modello stocastico che descrive il ruolo critico delle molecole singolo lac-repressor nell&#39;induzione.

Un meccanismo per il processo stocastico decisionale da batteri.

&#x3069;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0; lac &#x30AA;&#x30DA;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x8A98;&#x5C0E;&#x306E;&#x6839;&#x5E95;&#x306B;&#x3042;&#x308B;&#xFF1F;&#x5F0F; lac &#x30AA;&#x30DA;&#x30ED;&#x30F3;&#x304B;&#x3089;&#x7121;&#x73FE;&#x8C61;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x6700;&#x8FD1;&#x4ED5;&#x4E8B;&#x5D14;&#x3089;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x5358;&#x4E00;&#x5206;&#x5B50;&#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x767A;&#x73FE;&#x8A98;&#x5C0E;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x5358;&#x4E00;&#x30E9;&#x30AF;&#x30C8;&#x30FC;&#x30B9;&#x30EA;&#x30D7;&#x30EC;&#x30C3;&#x30B5;&#x30FC;&#x5206;&#x5B50;&#x306E;&#x91CD;&#x8981;&#x306A;&#x5F79;&#x5272;&#x3092;&#x8A18;&#x8FF0;&#x3059;&#x308B;&#x78BA;&#x7387;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3092;&#x958B;&#x767A;&#x3059;&#x308B;&#x5358;&#x4E00;&#x7D30;&#x80DE;&#x8A98;&#x5C0E;&#x306E;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x3068;&#x7D44;&#x307F;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x305F;&#x3082;&#x306E;&#x3067;&#x3059;&#x3002;

&#x7D30;&#x83CC;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x78BA;&#x7387;&#x8AD6;&#x7684;&#x610F;&#x601D;&#x6C7A;&#x5B9A;&#x306E;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0;&#x3002;

&#xC5B4;&#xB5A4; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998; &#xAE30;&#xCD08;&#xAC00; lac &#xC624; &#xD398;&#xB860;&#xC758; &#xC720;&#xB3C4;? &#xB77D; &#xC624; &#xD398;&#xB860;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC2DD; all-or-none &#xD604;&#xC0C1;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xCD5C;&#xADFC; &#xC791;&#xC5C5; &#xD558; &#xC5EC; &#xCD5C; &#xC678;. &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBC1C;&#xD604; &#xC720;&#xB3C4;&#xC5D0; &#xB2E8;&#xC77C; &#xB77D; &#xC9C4;&#xC555; &#xBD84;&#xC790;&#xC758; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xC5ED;&#xD560;&#xC744; &#xC124;&#xBA85; &#xD558;&#xB294; &#xD655;&#xB960; &#xBAA8;&#xB378; &#xAC1C;&#xBC1C;&#xC744; &#xB2E8;&#xC77C; &#xC140; &#xC720;&#xB3C4; &#xCE21;&#xC815;&#xC758; &#xB2E8;&#xC77C; &#xBD84;&#xC790; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5;&#xC744; &#xACB0;&#xD569; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC544;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xD655;&#xB960;&#xC801; &#xC758;&#xC0AC; &#xACB0;&#xC815; &#xD558;&#xB294; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998;.

&iquest;Qu&eacute; mecanismo es la base de la inducci&oacute;n del Oper&oacute;n lac? Expresi&oacute;n del Oper&oacute;n lac es un fen&oacute;meno escogiendo. Trabajo reciente por Choi et combina la proyecci&oacute;n de imagen de una sola mol&eacute;cula de la expresi&oacute;n g&eacute;nica con mediciones de inducci&oacute;n unicelular para desarrollar un modelo estoc&aacute;stico que describe el papel fundamental de las mol&eacute;culas individuales lac-represor en inducci&oacute;n.

Un mecanismo para tomar decisiones estoc&aacute;stico por bacterias.

FtsZ &#x86CB;&#x767D;&#x3001; &#x5FAE;&#x7BA1;&#x86CB;&#x767D;&#x6837;&#x86CB;&#x767D;&#xFF0C;&#x5728;&#x539F;&#x6838;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5206;&#x88C2;&#x4E2D;&#x53D1;&#x6325;&#x4E86;&#x4E3E;&#x8DB3;&#x8F7B;&#x91CD;&#x7684;&#x4F5C;&#x7528;&#x3002;&#x5B83;&#x4F53;&#x5185;&#x672C;&#x5730;&#x5316;&#x5230; midcell &#x5E76;&#x6C47;&#x7F16;&#x6210;&#x4E00;&#x4E2A;&#x73AF;&#x5F62;&#x7ED3;&#x6784; Z &#x6212;&#x6307;&#x3002;Z-&#x73AF;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x5FC5;&#x4E0D;&#x53EF;&#x5C11;&#x7684;&#x811A;&#x624B;&#x67B6;&#x62DB;&#x8058;&#x6240;&#x6709;&#x5176;&#x4ED6;&#x53F8;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x5E76;&#x751F;&#x6210;&#x6536;&#x7F29;&#x529B;&#x7684;&#x80DE;&#x8D28;&#x5206;&#x88C2;&#xFF0C;&#x4F46;&#x5176;&#x5206;&#x5B50;&#x7ED3;&#x6784;&#x4ECD;&#x662F;&#x672A;&#x77E5;&#x3002;&#x7535;&#x5B50;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C; (EM) &#x5DF2;&#x7ECF;&#x5931;&#x8D25;&#x68C0;&#x6D4B;&#x7531;&#x4E8E;&#x5BC6;&#x96C6;&#x7EC6;&#x80DE;&#x8D28;&#x7684;&#x7EC6;&#x83CC;&#x7EC6;&#x80DE;&#xFF0C;&#x5728; Z &#x73AF;&#x548C;&#x5E38;&#x89C4;&#x8367;&#x5149;&#x5149;&#x955C; (FLM) &#x53EA;&#x63D0;&#x4F9B;&#x4E86;&#x6709;&#x9650;&#x7A7A;&#x95F4;&#x5206;&#x8FA8;&#x7387; &#xFF08;200-300 nm&#xFF09; &#x56FE;&#x50CF;&#xFF0C;&#x7531;&#x4E8E;&#x5149;&#x7684;&#x884D;&#x5C04;&#x3002;&#x56E0;&#x6B64;&#xFF0C;&#x9274;&#x4E8E;&#x7EC6;&#x83CC;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x4F53;&#x79EF;&#x8F83;&#x5C0F;&#xFF0C;&#x6807;&#x8BC6;&#x5728; Z &#x73AF;&#x4F53;&#x5185;&#x7ED3;&#x6784;&#x63D0;&#x51FA;&#x4E86;&#x76F8;&#x5F53;&#x5927;&#x7684;&#x6311;&#x6218;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x7528;&#x5149;&#x6D3B;&#x5316;&#x672C;&#x5730;&#x5316;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C; (&#x68D5;&#x6988;) &#x5355;&#x5206;&#x5B50;&#x57FA;&#x4E8E;&#x8D85;&#x5206;&#x8FA8;&#x6210;&#x50CF;&#x6280;&#x672F;&#xFF0C;&#x6765;&#x5B9A;&#x6027;&#x7684; Z-&#x73AF;&#x5728;&#x5927;&#x80A0;&#x6746;&#x83CC;&#x4F53;&#x5185;&#x7ED3;&#x6784;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x53D6;&#x5F97;&#x7684; &sim;35 nm &#x7684;&#x7A7A;&#x95F4;&#x5206;&#x8FA8;&#x7387;&#x548C;&#x53D1;&#x73B0;&#x9664;&#x4E86;&#x9884;&#x671F;&#x7684;&#x73AF;&#x5F62;&#x6784;&#xFF0C;&#x5927;&#x80A0;&#x6746;&#x83CC; Z &#x6307;&#x73AF;&#x91C7;&#x7528;&#x65B0;&#x578B;&#x538B;&#x7F29;&#x87BA;&#x65CB;&#x6784;&#x8C61;&#x4E0E;&#x53EF;&#x53D8;&#x87BA;&#x65CB;&#x957F;&#x5EA6;&#x548C;&#x95F4;&#x8DDD;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x6D4B;&#x91CF;&#x539A;&#x5EA6;&#x7684; Z &#x73AF;&#x4E3A; &sim;110 nm &#x548C; FtsZ &#x5206;&#x5B50;&#x5185;&#x73AF; Z &#x8981;&#x5927;&#x4E8E;&#x6240;&#x9700;&#x8981;&#x7684;&#x5355;&#x5C42;&#x5E73;&#x9762;&#x529F;&#x80FD;&#x533A;&#x914D;&#x7F6E;&#x7684;&#x5806;&#x79EF;&#x5BC6;&#x5EA6;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x7ED3;&#x679C;&#x5F3A;&#x70C8;&#x5EFA;&#x8BAE; Z &#x73AF;&#x7531;&#x968F;&#x673A;&#x5728;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x7684;&#x7EB5;&#x5411;&#x3001; &#x5F84;&#x5411;&#x65B9;&#x5411;&#x5F7C;&#x6B64;&#x91CD;&#x53E0;&#x7684; FtsZ &#x539F;&#x677E;&#x675F;&#x7EC4;&#x6210;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x7684;&#x7ED3;&#x679C;&#x91CD;&#x5927;&#x6D1E;&#x5BDF; Z &#x73AF;&#x7A7A;&#x95F4;&#x7684;&#x7EC4;&#x7EC7;&#xFF0C;&#x5E76;&#x4E3A;&#x8FDB;&#x4E00;&#x6B65;&#x8C03;&#x67E5;&#x7684;&#x7ED3;&#x6784;&#x4E0E;&#x529F;&#x80FD;&#x5173;&#x7CFB;&#x548C;&#x4F9D;&#x8D56;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5468;&#x671F;&#x7684;&#x8C03;&#x63A7;&#x5728; Z &#x73AF;&#x6253;&#x5F00;&#x5927;&#x95E8;&#x3002;

&#x663E;&#x793A;&#x672C;&#x5730;&#x5316;&#x955C;&#x5149;&#x6D3B;&#x5316; (PALM) &#x7684;&#x5927;&#x80A0;&#x6746;&#x83CC; FtsZ &#x73AF;&#x4F53;&#x5185;&#x7ED3;&#x6784;&#x3002;

The FtsZ protein, a tubulin-like GTPase, plays a pivotal role in prokaryotic cell division. In vivo it localizes to the midcell and assembles into a ring-like structure-the Z-ring. The Z-ring serves as an essential scaffold to recruit all other division proteins and generates contractile force for cytokinesis, but its supramolecular structure remains unknown. Electron microscopy (EM) has been unsuccessful in detecting the Z-ring due to the dense cytoplasm of bacterial cells, and conventional fluorescence light microscopy (FLM) has only provided images with limited spatial resolution (200-300 nm) due to the diffraction of light. Hence, given the small sizes of bacteria cells, identifying the in vivo structure of the Z-ring presents a substantial challenge. Here, we used photoactivated localization microscopy (PALM), a single molecule-based super-resolution imaging technique, to characterize the in vivo structure of the Z-ring in E. coli. We achieved a spatial resolution of âˆ¼35 nm and discovered that in addition to the expected ring-like conformation, the Z-ring of E. coli adopts a novel compressed helical conformation with variable helical length and pitch. We measured the thickness of the Z-ring to be âˆ¼110 nm and the packing density of FtsZ molecules inside the Z-ring to be greater than what is expected for a single-layered flat ribbon configuration. Our results strongly suggest that the Z-ring is composed of a loose bundle of FtsZ protofilaments that randomly overlap with each other in both longitudinal and radial directions of the cell. Our results provide significant insight into the spatial organization of the Z-ring and open the door for further investigations of structure-function relationships and cell cycle-dependent regulation of the Z-ring.

In vivo structure of the E. coli FtsZ-ring revealed by photoactivated localization microscopy (PALM).

La prot&eacute;ine FtsZ, une GTPase de la tubuline-like, joue un r&ocirc;le central dans la division cellulaire procaryote. In vivo, elle se localise &agrave; la midcell et assemble en un anneau comme structure-le Z-ring. L&#39;anneau Z sert un &eacute;chafaudage indispensable de recruter toutes les autres prot&eacute;ines de division et g&eacute;n&egrave;re une force contractile de la cytokin&egrave;se, mais sa structure supramol&eacute;culaire reste inconnue. Microscopie &eacute;lectronique (me) n&#39;a pas r&eacute;ussie &agrave; d&eacute;tecter le &quot;Z-ring&quot; en raison du cytoplasme dense de cellules bact&eacute;riennes, et microscopie de fluorescence conventionnels (FLM) a seulement fourni des images avec une r&eacute;solution spatiale limit&eacute;e (200-300 nm) en raison de la diffraction de la lumi&egrave;re. Par cons&eacute;quent, &eacute;tant donn&eacute; la petite taille des cellules bact&eacute;riennes, identifiant la structure in vivo de l&#39;anneau Z pr&eacute;sente un d&eacute;fi consid&eacute;rable. Ici, nous avons utilis&eacute; la microscopie localisation photoactiv&eacute;es (PALM), une technique d&#39;imagerie unique ax&eacute;e sur la mol&eacute;cule Super-r&eacute;solution, pour caract&eacute;riser la structure in vivo de l&#39;anneau Z chez e. coli. Nous avons atteint une r&eacute;solution spatiale de &sim;35 nm et d&eacute;couvert qu&#39;outre la conformation anneau comme pr&eacute;vue, le &quot;Z-ring&quot; d&#39;e. coli adopte une conformation h&eacute;lico&iuml;dale compress&eacute;e roman avec h&eacute;lice de longueur variable et hauteur. Nous avons mesur&eacute; l&#39;&eacute;paisseur de l&#39;anneau Z &agrave; &sim;110 nm et la densit&eacute; de FtsZ mol&eacute;cules &agrave; l&#39;int&eacute;rieur de l&#39;anneau Z est sup&eacute;rieure &agrave; ce qui est attendu pour une configuration simple-pos&eacute;e un ruban plat. Nos r&eacute;sultats sugg&egrave;rent fortement que l&#39;anneau Z est compos&eacute; d&#39;une touffe l&acirc;che de protofilaments FtsZ qui au hasard se chevauchent entre eux dans le sens longitudinal et radial le sens de la cellule. Nos r&eacute;sultats donnent un aper&ccedil;u significatif de l&#39;organisation spatiale de l&#39;anneau Z et ouvrent la porte pour compl&eacute;ment d&#39;enqu&ecirc;te des relations structure-fonction et r&eacute;gulation cycle cellulaire d&eacute;pendante du Z-Ring.

Structure in vivo de l&#39;e. coli FtsZ-anneau r&eacute;v&eacute;l&eacute; par microscopie de localisation photoactiv&eacute;es (PALM).

Das Protein FtsZ, eine Tubulin-&auml;hnlichen GTPase, spielt eine zentrale Rolle in prokaryotischen Zellteilung. In vivo es lokalisiert, die Midcell und baut in einem Ring-&auml;hnlichen Struktur-die Z-Ring. Der Z-Ring dient als eine wesentliche Ger&uuml;st aller anderen Unternehmensbereich Proteine zu rekrutieren und generiert KONTRAKTILER Kraft f&uuml;r Zellteilung, aber seine supramolekulare Struktur ist noch nicht bekannt. Elektronenmikroskopie (EM) unterlegen, bei der Aufdeckung des Z-Ringes aufgrund der dichten Zytoplasma der bakteriellen Zellen und konventioneller Licht Fluoreszenzmikroskopie (FLM) hat nur Bilder mit begrenzten r&auml;umlichen Aufl&ouml;sung (200-300 nm) durch die Beugung des Lichts. Daher stellt angesichts die kleinen Gr&ouml;&szlig;en von Bakterienzellen, Identifizierung der in-vivo Struktur des Z-Rings eine erhebliche Herausforderung. Hier haben wir Photoactivated Lokalisationsmikroskopie (PALM), ein einzelnes Molek&uuml;l-basierte superaufl&ouml;sende bildgebendes Verfahren, verwendet, um die in-vivo-Struktur des Z-Rings in E. Coli zu charakterisieren. Wir haben eine r&auml;umliche Aufl&ouml;sung von &sim;35 nm und entdeckt, dass neben den erwarteten Ring-wie Konformation, der Z-Ring von E. Coli eine neuartige komprimierte spiralf&ouml;rmige Konformation mit spiralf&ouml;rmiger Sonderl&auml;nge und Tonh&ouml;he annimmt. Wir messen die Dicke des Z-Ring zu &sim;110 nm und die Packungsdichte der FtsZ Molek&uuml;le innerhalb der Z-Ring unbedingt gr&ouml;&szlig;er als was f&uuml;r eine einschichtige Flachband-Konfiguration erwartet wird. Unsere Ergebnisse empfehlen dringend, dass der Z-Ring ein lose B&uuml;ndel von FtsZ Protofilaments besteht, die nach dem Zufallsprinzip miteinander in sowohl in L&auml;ngs-als auch in radialen Richtungen der Zelle &uuml;berlappen. Unsere Ergebnisse wesentliche Einblicke in die r&auml;umliche Organisation des Z-Ring und &ouml;ffnen die T&uuml;r f&uuml;r weitere Untersuchungen von Struktur-Funktionsbeziehungen und Zellzyklus-abh&auml;ngige Regulation der Z-Ring.

In-vivo-Struktur des E. Coli FtsZ-Rings von Photoactivated Lokalisationsmikroskopie (PALM) offenbart.

La proteina FtsZ, un simil-tubulina GTPase, gioca un ruolo fondamentale nella divisione delle cellule procariote. In vivo si localizza alla midcell e assembla in un anello-come la struttura Z-ring. Z-ring serve come un&#39;impalcatura essenziale per l&#39;assunzione di tutte le altre proteine di divisione e genera forza contrattile per Citocinesi in, ma la sua struttura supramolecolare rimane sconosciuto. Microscopia elettronica (EM) &egrave; rimasta soccombente nel rilevare il Z-ring a causa del denso citoplasma delle cellule batteriche e microscopia di fluorescenza convenzionali (FLM) ha fornito solo immagini con risoluzione spaziale limitata (200-300 nm) a causa della diffrazione della luce. Quindi, date le piccole dimensioni delle cellule di batteri, individuando la struttura in vivo dell&#39;anello Z presenta una notevole sfida. Qui, abbiamo usato photoactivated microscopia di localizzazione (Palma), una tecnica di imaging basata sulla molecola singola Super-risoluzione, per caratterizzare la struttura in vivo dell&#39;anello Z in e. coli. Abbiamo ottenuto una risoluzione spaziale di &sim;35 nm e scoperto che oltre alla conformazione del anello-come prevista, l&#39;anello Z di e. coli adotta una romanzo compressa conformazione elicoidale con lunghezza variabile elicoidale e pece. Abbiamo misurato lo spessore dell&#39;anello Z di essere &sim;110 nm e la densit&agrave; di intasamento di FtsZ molecole all&#39;interno dell&#39;anello Z &egrave; maggiore di quello che &egrave; previsto per una configurazione a singolo strato di nastro piatto. I nostri risultati suggeriscono fortemente che l&#39;anello Z &egrave; composto da un fascio sciolto di FtsZ protofilamenti che casualmente si sovrappongono a vicenda nelle direzioni longitudinale e radiale della cella. I nostri risultati forniscono informazioni significative nell&#39;organizzazione spaziale della Z-ring e aprire la porta per ulteriori indagini di relazioni struttura-funzione e regolazione del ciclo cellulare-dipendente dell&#39;anello Z.

Struttura in vivo dell&#39;Escherichia coli FtsZ anello rivelato da microscopia di localizzazione photoactivated (PALM).

FtsZ &#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#x3001;&#x30C1;&#x30E5;&#x30FC;&#x30D6;&#x30EA;&#x30F3;&#x69D8; GTPase&#x3001;&#x539F;&#x6838;&#x751F;&#x7269;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x5206;&#x88C2;&#x306B;&#x6975;&#x3081;&#x3066;&#x91CD;&#x8981;&#x306A;&#x5F79;&#x5272;&#x3092;&#x679C;&#x305F;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;In vivo &#x3067;&#x305D;&#x308C;&#x306B; midcell &#x3092;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30E9;&#x30A4;&#x30BA;&#x3057;&#x3001;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x69CB;&#x9020;&#x3001;Z &#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306B;&#x7D44;&#x307F;&#x7ACB;&#x3066;&#x307E;&#x3059;&#x3002;Z &#x306E;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306F;&#x4ED6;&#x306E;&#x3059;&#x3079;&#x3066;&#x306E;&#x90E8;&#x9580;&#x306E;&#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#x3092;&#x52DF;&#x96C6;&#x3059;&#x308B;&#x306B;&#x4E0D;&#x53EF;&#x6B20;&#x306A;&#x8DB3;&#x5834;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3001;&#x5206;&#x88C2;&#x306E;&#x53CE;&#x7E2E;&#x529B;&#x3092;&#x751F;&#x6210;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x304C;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x8D85;&#x5206;&#x5B50;&#x69CB;&#x9020;&#x306F;&#x4E0D;&#x660E;&#x306E;&#x307E;&#x307E;&#x3002;&#x96FB;&#x5B50;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x691C;&#x67FB; (EM) &#x304C;&#x7D30;&#x83CC;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x5BC6;&#x306A;&#x7D30;&#x80DE;&#x8CEA;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E; Z &#x306E;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x691C;&#x51FA;&#x306B;&#x6210;&#x529F;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3057;&#x3001;&#x5F93;&#x6765;&#x306E;&#x86CD;&#x5149;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x691C;&#x67FB; (FLM) &#x306E;&#x307F;&#x5149;&#x306E;&#x56DE;&#x6298;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x9650;&#x3089;&#x308C;&#x305F;&#x7A7A;&#x9593;&#x5206;&#x89E3;&#x80FD; (200-300 nm) &#x306E;&#x753B;&#x50CF;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3057;&#x305F;&#x304C;&#x3063;&#x3066;&#x3001;&#x7D30;&#x83CC;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x5C0F;&#x3055;&#x306A;&#x30B5;&#x30A4;&#x30BA;&#x3092;&#x8003;&#x3048;&#x308B;&#x3068;&#x3001;Z &#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E; in vivo &#x3067;&#x306E;&#x69CB;&#x9020;&#x3092;&#x8B58;&#x5225;&#x3059;&#x308B;&#x3001;&#x5B9F;&#x8CEA;&#x7684;&#x306A;&#x8AB2;&#x984C;&#x3092;&#x63D0;&#x793A;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x5927;&#x8178;&#x83CC;&#x306E; Z &#x306E;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E; in vivo &#x69CB;&#x9020;&#x3092;&#x7279;&#x5FB4;&#x3065;&#x3051;&#x308B;&#x751F;&#x3058;&#x308B;&#x5149;&#x6D3B;&#x6027;&#x7684;&#x5C40;&#x5728;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1; &#xFF08;&#x30D1;&#x30FC;&#x30E0;&#xFF09;&#x3001;&#x5358;&#x4E00;&#x5206;&#x5B50;&#x30D9;&#x30FC;&#x30B9;&#x8D85;&#x89E3;&#x50CF;&#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x6280;&#x8853;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&sim;35 nm &#x306E;&#x7A7A;&#x9593;&#x5206;&#x89E3;&#x80FD;&#x3092;&#x9054;&#x6210;&#x3057;&#x3001;&#x4E88;&#x60F3;&#x306E;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x72B6;&#x306E;&#x69CB;&#x9020;&#x306B;&#x52A0;&#x3048;&#x3066;&#x3001;&#x5C0F;&#x8AAC;&#x306E;&#x5727;&#x7E2E;&#x30D8;&#x30EA;&#x30AB;&#x30EB;&#x69CB;&#x9020;&#x53EF;&#x5909;&#x30D8;&#x30EA;&#x30AB;&#x30EB;&#x9577;&#x3068;&#x30D4;&#x30C3;&#x30C1;&#x306E;&#x30A8;&#x30B7;&#x30A7;&#x30EA;&#x30D2;&#x30A2;&#x5C5E;&#x5927;&#x8178;&#x83CC;&#x306E; Z &#x306E;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x3092;&#x63A1;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x767A;&#x898B;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x3001;&sim;110 nm &#x3092; Z &#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x539A;&#x3055;&#x3068; FtsZ &#x5206;&#x5B50;&#x5358;&#x5C64;&#x30D5;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8; &#x30EA;&#x30DC;&#x30F3;&#x69CB;&#x6210;&#x306E;&#x4E88;&#x60F3;&#x3088;&#x308A;&#x3082;&#x5927;&#x304D;&#x3044;&#x3053;&#x3068;&#x3092; Z &#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x5185;&#x5074;&#x306E;&#x5145;&#x586B;&#x5BC6;&#x5EA6;&#x3092;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;Z &#x30EA;&#x30F3;&#x30B0; &#x30E9;&#x30F3;&#x30C0;&#x30E0;&#x306B;&#x76F8;&#x4E92;&#x306B;&#x30BB;&#x30EB;&#x306E;&#x7E26;&#x65B9;&#x5411;&#x3068;&#x653E;&#x5C04;&#x72B6;&#x306E;&#x4E21;&#x65B9;&#x306E;&#x65B9;&#x5411;&#x3067;&#x91CD;&#x306A;&#x308B; FtsZ &#x30E6;&#x30E9;&#x30E6;&#x30E9;&#x7DE9;&#x3044;&#x30D0;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EB;&#x3067;&#x69CB;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x304C;&#x5F37;&#x304F;&#x793A;&#x5506;&#x3055;&#x308C;&#x305F;.&#x6211;&#x3005; &#x306E;&#x7D50;&#x679C; Z &#x306E;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x7A7A;&#x9593;&#x7D44;&#x7E54;&#x306B;&#x91CD;&#x8981;&#x306A;&#x6D1E;&#x5BDF;&#x529B;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x3001;&#x3055;&#x3089;&#x306A;&#x308B;&#x8ABF;&#x67FB;&#x306E;&#x69CB;&#x9020;-&#x6A5F;&#x80FD;&#x76F8;&#x95A2;&#x3068; Z &#x306E;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x5468;&#x671F;&#x4F9D;&#x5B58;&#x7684;&#x306A;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x30C9;&#x30A2;&#x3092;&#x958B;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x751F;&#x3058;&#x308B;&#x5149;&#x6D3B;&#x6027;&#x7684;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30EA;&#x30BC;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3; &#xFF08;&#x30D1;&#x30FC;&#x30E0;&#xFF09; &#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x5927;&#x8178;&#x83CC; FtsZ &#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E; in vivo &#x69CB;&#x9020;&#x3002;

FtsZ &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; tubulin &#xAC19;&#xC740; GTPase prokaryotic &#xC138;&#xD3EC; &#xBD84;&#xC5F4;&#xC5D0; &#xC911;&#xCD94;&#xC801;&#xC778; &#xC5ED;&#xD560;&#xC744; &#xD55C;&#xB2E4;. Vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xADF8;&#xAC83;&#xC740; midcell localizes &#xACE0; &#xACE0;&#xB9AC; &#xBAA8;&#xC591;&#xC758; &#xAD6C;&#xC870;&#xB294; Z-&#xBC18;&#xC9C0;&#xB85C; &#xC870;&#xB9BD;. Z-&#xB9C1; &#xC5ED;&#xD560;&#xC744; &#xB2E4;&#xB978; &#xBAA8;&#xB4E0; &#xBD80;&#xBB38; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8;&#xC744; &#xBCF4;&#xCDA9; &#xD558;&#xB294; &#xD544;&#xC218;&#xC801;&#xC778; &#xBE44; &#xACC4; &#xBC0F; cytokinesis, &#xC218;&#xCD95; &#xC131; &#xD798;&#xC744; &#xC0DD;&#xC131; &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; supramolecular &#xAD6C;&#xC870; &#xC54C; &#xC218; &#xC5C6;&#xB294; &#xB0A8;&#xC544; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC804;&#xC790; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD; (EM)&#xC744; &#xAC80;&#xCD9C; &#xD558;&#xB294; &#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC544; &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xBC00;&#xB3C4; &#xC138;&#xD3EC;&#xC9C8; &#xC778; Z &#xB9C1;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC131;&#xACF5; &#xD588;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xD558; &#xACE0; &#xAE30;&#xC874;&#xC758; &#xD615;&#xAD11; &#xAC00;&#xBCBC;&#xC6B4; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD; &#xAC80;&#xC0AC; &#xBC95; (FLM)&#xB9CC; &#xBE5B;&#xC758; &#xD68C;&#xC808;&#xC73C;&#xB85C; &#xC778;&#xD574; &#xC81C;&#xD55C; &#xB41C; &#xACF5;&#xAC04; &#xBD84;&#xD574;&#xB2A5; (200-300 nm) &#xC774;&#xBBF8;&#xC9C0;&#xB97C; &#xC81C;&#xACF5; &#xD588;&#xB2E4;. &#xB530;&#xB77C;&#xC11C;, &#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC544; &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xC791;&#xC740; &#xD06C;&#xAE30;&#xB97C; &#xAC10;&#xC548;&#xD560; &#xB54C;, &#xC0C1;&#xB2F9;&#xD55C; &#xB3C4;&#xC804;&#xC744; &#xC120;&#xBB3C; &#xD55C;&#xB2E4; Z-&#xB9C1;&#xC758; in vivo &#xAD6C;&#xC870; &#xC2DD;&#xBCC4;. &#xC5EC;&#xAE30;, photoactivated &#xC9C0;&#xC5ED;&#xD654; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD; &#xAC80;&#xC0AC; &#xBC95; (&#xD31C;), &#xB2E8;&#xC77C; &#xBD84;&#xC790; &#xAE30;&#xBC18; &#xC288;&#xD37C; &#xACE0;&#xD574;&#xC0C1;&#xB3C4; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5; &#xAE30;&#xC220;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558;&#xB294; Z &#xBC18;&#xC9C0; &#xB300;&#xC7A5;&#xADE0;&#xC758; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xC870;&#xAC74; &#xAD6C;&#xC870;&#xB97C; &#xB098;&#xD0C0;&#xB0C5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC; &sim;35 nm&#xC758; &#xACF5;&#xAC04; &#xD574;&#xC0C1;&#xB3C4; &#xB2EC;&#xC131; &#xD558; &#xACE0; &#xC608;&#xC0C1;&#xB41C; &#xACE0;&#xB9AC; &#xBAA8;&#xC591;&#xC758; &#xAD6C;&#xC870; &#xBFD0;&#xB9CC; &#xC544;&#xB2C8;&#xB77C; &#xB300;&#xC7A5;&#xADE0;&#xC758; Z &#xB9C1; &#xCC44;&#xD0DD; &#xAC00;&#xBCC0; &#xD5EC;&#xB9AC;&#xCEEC; &#xAE38;&#xC774;&#xC640; &#xD53C;&#xCE58; &#xC18C;&#xC124; &#xC555;&#xCD95; &#xB41C; &#xB098;&#xC120;&#xD615; &#xAD6C;&#xC870;&#xB97C; &#xBC1C;&#xACAC; &#xD588;&#xB2E4;. &sim;110 nm &#xC218; Z &#xB9C1;&#xC758; &#xB450;&#xAED8; &#xD50C;&#xB7AB; &#xB9AC;&#xBCF8; &#xB2E8;&#xC77C; &#xACC4;&#xCE35; &#xAD6C;&#xC131;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC608;&#xC0C1; &#xBCF4;&#xB2E4; &#xB354; &#xD070; &#xAC83;&#xC73C;&#xB85C; Z &#xBC18;&#xC9C0; &#xC548;&#xCABD; FtsZ &#xBD84;&#xC790;&#xC758; &#xD328;&#xD0B9; &#xBC00;&#xB3C4; &#xCE21;&#xC815; &#xD588;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xACB0;&#xACFC; Z &#xBC18;&#xC9C0; &#xC784;&#xC758;&#xB85C; &#xC140;&#xC758; &#xACBD;&#xB3C4; &#xBC0F; &#xB808;&#xC774;&#xB514;&#xC5BC; &#xBC29;&#xD5A5;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC11C;&#xB85C; &#xACB9;&#xCE58;&#xB294; FtsZ protofilaments&#xC758; &#xB290;&#xC2A8;&#xD55C; &#xBC88;&#xB4E4;&#xC758; &#xAD6C;&#xC131; &#xC88B;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xACB0;&#xACFC; Z &#xBC18;&#xC9C0;&#xC758; &#xACF5;&#xAC04; &#xC870;&#xC9C1;&#xC5D0; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xD1B5;&#xCC30;&#xB825;&#xC744; &#xC81C;&#xACF5; &#xD558; &#xACE0; &#xCD94;&#xAC00; &#xAD6C;&#xC870;-&#xAE30;&#xB2A5; &#xAD00;&#xACC4;&#xC758; &#xC870;&#xC0AC;&#xC640; Z-&#xB9C1;&#xC758; &#xC138;&#xD3EC; &#xC8FC;&#xAE30; &#xC758;&#xC874;&#xC801;&#xC778; &#xADDC;&#xC81C;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xBB38;&#xC744; &#xC5F4;&#xC5B4; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xB300;&#xC7A5;&#xADE0; FtsZ-&#xBC18;&#xC9C0; photoactivated &#xC9C0;&#xC5ED;&#xD654; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD; &#xAC80;&#xC0AC; &#xBC95; (&#xD31C;)&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xACC4;&#xC2DC;&#xC758; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xC870;&#xAC74; &#xAD6C;&#xC870;.

La prote&iacute;na FtsZ, una GTPasa de tubulina-como, juega un papel fundamental en la divisi&oacute;n de c&eacute;lulas procariota. In vivo se localiza a la midcell y ensambla en un anillo-como el estructura Z-anillo. El anillo Z sirve como un andamio esencial para reclutar todas otras prote&iacute;nas de la divisi&oacute;n y genera la fuerza contr&aacute;ctil de la citocinesis, pero su estructura supramolecular sigue siendo desconocido. La microscopia electr&oacute;nica (EM) no ha tenido &eacute;xito en la detecci&oacute;n del Z-anillo debido al denso citoplasma de las c&eacute;lulas bacterianas y microscop&iacute;a de fluorescencia convencional (FLM) s&oacute;lo ha proporcionado im&aacute;genes con una resoluci&oacute;n espacial limitada (200-300 nm) debido a la difracci&oacute;n de la luz. Por lo tanto, teniendo en cuenta los tama&ntilde;os peque&ntilde;os de c&eacute;lulas de las bacterias, identificar la estructura in vivo del anillo Z presenta un desaf&iacute;o importante. Aqu&iacute;, utilizamos microscop&iacute;a de localizaci&oacute;n fotoactivado (PALM), una t&eacute;cnica de imagen de super-resoluci&oacute;n basadas en la mol&eacute;cula sola, para caracterizar la estructura in vivo del Z-anillo en e. coli. Hemos alcanzado una resoluci&oacute;n espacial de &sim;35 nm y descubri&oacute; que adem&aacute;s de la esperada conformaci&oacute;n de anillo, el anillo Z de e. coli adopta una conformaci&oacute;n helicoidal comprimida novela con longitud variable helicoidal y paso. Para medir el grosor del anillo Z que &sim;110 nm y la densidad de las mol&eacute;culas de FtsZ dentro del ring de Z mayor que lo que se espera para la configuraci&oacute;n de una sola capa de cinta plana. Nuestros resultados sugieren fuertemente que el anillo Z se compone de un paquete de suelto de FtsZ protofilaments que al azar se superponen entre s&iacute; en direcciones radiales y longitudinales de la c&eacute;lula. Nuestros resultados proporcionan la penetraci&oacute;n importante en la organizaci&oacute;n espacial del anillo Z y abren la puerta para otras investigaciones de relaciones estructura-funci&oacute;n y regulaci&oacute;n del ciclo celular dependiente del anillo Z.

Estructura in vivo de la e. coli anillo FtsZ revelada por microscop&iacute;a de localizaci&oacute;n fotoactivado (PALM).

&#xC9C0;&#xC815; &#xB41C; &#xC2DC;&#xAC04; &#xCC3D;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xD558;&#xB294; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xBD84;&#xC790;&#xC758; &#xC218;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xB9C8;&#xC2A4;&#xD130; &#xD654;&#xD559; &#xBC29;&#xC815;&#xC2DD;&#xC744; &#xD30C;&#xC0DD; &#xB41C; &#xC774;&#xB860;&#xC801; &#xD504;&#xB808;&#xC784; &#xC6CC;&#xD06C; &#xC81C;&#xC2DC;, &#xD30C;&#xC0DD; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xC0DD;&#xC0B0; (&#xC9C0; &#xC218; &#xB610;&#xB294; &#xAE30;&#xD558;&#xD559;&#xC801; &#xBC84;&#xC2A4;&#xD2B8; &#xD06C;&#xAE30; &#xBD84;&#xD3EC;)&#xC640; &#xC784;&#xC758;&#xC758; &#xBD95;&#xAD34; &#xBAA8;&#xB378; &#xBC0F; &#xD074;&#xB7EC;&#xC2A4;&#xD130;&#xB9C1; &#xBAA8;&#xB378;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xBC30;&#xD3EC;&#xB97C; &#xC124;&#xBA85; &#xD558;&#xB294; &#xBD84;&#xC11D; &#xC194;&#xB8E8;&#xC158;&#xC744; &#xC801;&#xC6A9;. &#xC774; &#xBD84;&#xD3EC;&#xB294; &#xCD5C;&#xADFC;&#xC5D0; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xB41C;, &#xB2E8;&#xC77C; &#xBD84;&#xC790; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xC2DD; &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xAD00;&#xCC30;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xB294;. &#xB610;&#xD55C;, &#xC720;&#xC804;&#xC790;&#xC758; &#xBC1C;&#xD604;&#xC5D0; &#xB0B4;&#xC7A5; stochasticity &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xBC30;&#xD3EC;&#xD310; &#xC0C8;, &#xC2DC;&#xAC04;&#xC5D0; &#xB530;&#xB978; &#xC7A1;&#xC74C; &#xACE1;&#xC120; &#xBD84;&#xC11D;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xACC4;&#xC0B0;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xADF8;&#xB4E4;&#xC758; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xBD84;&#xD3EC; &#xBC0F; &#xBD84;&#xC790; &#xBA54;&#xBAA8;&#xB9AC; &#xBC0F; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBC1C;&#xD604;&#xC5D0; &#xBCC0;&#xB3D9;&#xC5D0; burstlike &#xC2DD;&#xC758; &#xC601;&#xD5A5;&#xC744; &#xB4DC;&#xB7EC;&#xB0B4;&#xB294; &#xBCF8;&#xC9C8;&#xC801;&#xC778; stochasticity &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBC1C;&#xD604;&#xC758; &#xC11C;&#xB85C; &#xB2E4;&#xB978; &#xBAA8;&#xB378; &#xBE44;&#xAD50; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xAD6C;&#xBD84; &#xD558; &#xACE0; &#xC815;&#xC0C1; &#xC0C1;&#xD0DC; &#xB18D;&#xB3C4;&#xC758; &#xCE21;&#xC815;&#xC5D0; &#xBE44;&#xD574; &#xC8FC;&#xC694; &#xC7A5;&#xC810;&#xC744; &#xC81C;&#xACF5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xD074;&#xB7EC;&#xC2A4;&#xD130; &#xB41C; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xC2DD;&#xC758; &#xBAA8;&#xB378;&#xC5D0;&#xC11C; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xBD84;&#xD3EC;&#xC758; &#xBD84;&#xC11D; &#xACC4;&#xC0B0;.

&#x6240;&#x5B9A;&#x306E;&#x6642;&#x9593;&#x30A6;&#x30A3;&#x30F3;&#x30C9;&#x30A6;&#x3067;&#x751F;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x5206;&#x5B50;&#x6570;&#x306E;&#x5316;&#x5B66;&#x30DE;&#x30B9;&#x30BF;&#x30FC;&#x65B9;&#x7A0B;&#x5F0F;&#x306E;&#x6D3E;&#x751F;&#x306E;&#x7406;&#x8AD6;&#x7684;&#x67A0;&#x7D44;&#x307F;&#x306E;&#x63D0;&#x793A;&#x3001;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x751F;&#x7523;&#x5206;&#x5E03;&#x30E9;&#x30F3;&#x30C0;&#x30E0; &#x30D0;&#x30FC;&#x30B9;&#x30C8; &#x30E2;&#x30C7;&#x30EB; (&#x306B;&#x6307;&#x6570;&#x95A2;&#x6570;&#x7684;&#x307E;&#x305F;&#x306F;&#x5E7E;&#x4F55;&#x5B66;&#x7684;&#x306A;&#x30D0;&#x30FC;&#x30B9;&#x30C8; &#x30B5;&#x30A4;&#x30BA;&#x306E;&#x5206;&#x5E03;) &#x3068;&#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x30BF; &#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3092;&#x8A18;&#x8FF0;&#x3059;&#x308B;&#x89E3;&#x6790;&#x89E3;&#x3092;&#x5C0E;&#x51FA;&#x3059;&#x308B;&#x9069;&#x7528;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x30C7;&#x30A3;&#x30B9;&#x30C8;&#x30EA;&#x30D3;&#x30E5;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x306F;&#x6700;&#x8FD1;&#x958B;&#x767A;&#x3055;&#x308C;&#x3001;&#x5358;&#x4E00;&#x5206;&#x5B50;&#x306E;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x8868;&#x73FE;&#x306E;&#x5B9F;&#x9A13;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x5B9F;&#x9A13;&#x7684;&#x306B;&#x89B3;&#x5BDF;&#x53EF;&#x80FD;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x3001;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x306E;&#x767A;&#x73FE;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x672C;&#x8CEA;&#x7684;&#x306A;&#x78BA;&#x7387;&#x66F2;&#x7DDA;&#x306E;&#x65B0;&#x3057;&#x3044;&#x3001;&#x6642;&#x9593;&#x4F9D;&#x5B58;&#x30CE;&#x30A4;&#x30BA;&#x89E3;&#x6790;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x751F;&#x7523;&#x5206;&#x5E03;&#x304B;&#x3089;&#x8A08;&#x7B97;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x767A;&#x73FE;&#x306E;&#x7570;&#x306A;&#x308B;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x306B;&#x95A2;&#x3057;&#x3066;&#x305D;&#x306E;&#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#x751F;&#x7523;&#x5206;&#x5E03;&#x3084;&#x672C;&#x8CEA;&#x7684;&#x306A;&#x78BA;&#x7387;&#x904E;&#x7A0B;&#x6027;&#x3001;&#x5206;&#x5B50;&#x30E1;&#x30E2;&#x30EA;&#x3068; burstlike &#x767A;&#x73FE;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x767A;&#x73FE;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x63FA;&#x3089;&#x304E;&#x306E;&#x52B9;&#x679C;&#x3092;&#x660E;&#x3089;&#x304B;&#x306B;&#x6BD4;&#x8F03;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x305D;&#x308C;&#x306F;&#x7570;&#x306A;&#x308B;&#x3068;&#x4E3B;&#x8981;&#x306A;&#x5229;&#x70B9;&#x306E;&#x5B9A;&#x5E38;&#x6FC3;&#x5EA6;&#x306E;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x751F;&#x7523;&#x5206;&#x5E03;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x30BF;&#x30FC;&#x5316;&#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#x306E;&#x8868;&#x73FE;&#x306E;&#x89E3;&#x6790;&#x7684;&#x8A08;&#x7B97;&#x3002;

&#x4E00;&#x4E2A;&#x7406;&#x8BBA;&#x6846;&#x67B6;&#x7684;&#x663E;&#x793A;&#xFF0C;&#x5B83;&#x6D3E;&#x751F;&#x5316;&#x5B66;&#x4E3B;&#x65B9;&#x7A0B;&#x5728;&#x7ED9;&#x5B9A;&#x7684;&#x65F6;&#x95F4;&#x7A97;&#x53E3;&#x4E2D;&#x4EA7;&#x751F;&#x7684;&#x86CB;&#x767D;&#x5206;&#x5B50;&#x7684;&#x6570;&#x91CF;&#xFF0C;&#x5B83;&#x7528;&#x4E8E;&#x6D3E;&#x751F;&#x63CF;&#x8FF0;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x751F;&#x4EA7;&#x5206;&#x5E03;&#x7684;&#x968F;&#x673A;&#x7206;&#x7834;&#x6A21;&#x578B; (&#x6307;&#x6570;&#x6216;&#x51E0;&#x4F55;&#x7684;&#x7A81;&#x53D1;&#x6D41;&#x91CF;&#x5927;&#x5C0F;&#x5206;&#x5E03;&#xFF09; &#x548C;&#x805A;&#x7C7B;&#x6A21;&#x578B;&#x7684;&#x89E3;&#x6790;&#x89E3;&#x3002;&#x8FD9;&#x79CD;&#x5206;&#x5E03;&#x662F;&#x4F7F;&#x7528;&#x6700;&#x8FD1;&#x53D1;&#x8FBE;&#x56FD;&#x5BB6;&#x3001; &#x5355;&#x5206;&#x5B50;&#x57FA;&#x56E0;&#x8868;&#x8FBE;&#x5B9E;&#x9A8C;&#xFF0C;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x53EF;&#x89C2;&#x5BDF;&#x5230;&#x7684;&#x3002;&#x6B64;&#x5916;&#xFF0C;&#x53EF;&#x4EE5;&#x4ECE;&#x4F7F;&#x7528;&#x65B0;&#x7684;&#x3001; &#x4F9D;&#x8D56;&#x4E8E;&#x65F6;&#x95F4;&#x7684;&#x566A;&#x97F3;&#x66F2;&#x7EBF;&#x5206;&#x6790;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x751F;&#x4EA7;&#x5206;&#x5E03;&#x8BA1;&#x7B97;&#x5185;&#x5728; stochasticity &#x57FA;&#x56E0;&#x7684;&#x8868;&#x8FBE;&#x3002;&#x4E0D;&#x540C;&#x578B;&#x53F7;&#x7684;&#x57FA;&#x56E0;&#x8868;&#x8FBE;&#x8FDB;&#x884C;&#x6BD4;&#x8F83;&#x5B83;&#x4EEC;&#x7684;&#x86CB;&#x767D;&#x751F;&#x4EA7;&#x5206;&#x5E03;&#x548C;&#x5185;&#x5728; stochasticity&#xFF0C;&#x63ED;&#x793A;&#x5206;&#x5B50;&#x5185;&#x5B58;&#x548C; burstlike &#x8868;&#x8FBE;&#x5BF9;&#x57FA;&#x56E0;&#x8868;&#x8FBE;&#x7684;&#x6CE2;&#x52A8;&#x7684;&#x5F71;&#x54CD;&#x3002;&#x5B83;&#x6709;&#x522B;&#x4E8E;&#x5E76;&#x63D0;&#x4F9B;&#x8D85;&#x8FC7;&#x7A33;&#x6001;&#x6D53;&#x5EA6;&#x7684;&#x4E3B;&#x8981;&#x4F18;&#x52BF;&#x3002;

&#x86CB;&#x767D;&#x751F;&#x4EA7;&#x5206;&#x5E03;&#x7684;&#x805A;&#x96C6;&#x7684;&#x86CB;&#x767D;&#x8868;&#x8FBE;&#x6A21;&#x5F0F;&#x7684;&#x5206;&#x6790;&#x8BA1;&#x7B97;&#x3002;

A theoretical framework is presented, which derives chemical master equations for the number of protein molecules produced in a given time window, It is applied to derive analytical solutions that describe protein production distributions for the random bursting model (with an exponential or geometric burst-size distribution) and the clustering model. This distribution is experimentally observable using recently developed, single-molecule gene expression experiments. Furthermore, intrinsic stochasticity in a gene's expression can be calculated from protein production distributions using a new, time-dependent noise curve analysis. Different models of gene expression are compared with respect to their protein production distributions and intrinsic stochasticity, revealing the effects of molecular memory and burstlike expression on fluctuations in gene expression. It is distinct from and provides major advantages over measurements of steady-state concentrations.

Analytical calculation of protein production distributions in models of clustered protein expression.

Un cadre th&eacute;orique est pr&eacute;sent&eacute;, qui d&eacute;rive des &eacute;quations chimiques de ma&icirc;tres pour le nombre de mol&eacute;cules de prot&eacute;ines produites dans une fen&ecirc;tre de temps donn&eacute;, il est appliqu&eacute; pour calculer des solutions analytiques qui d&eacute;crivent des distributions de production de prot&eacute;ines pour le mod&egrave;le de rupture al&eacute;atoire (avec une distribution exponentielle ou g&eacute;om&eacute;trique de rafale-taille) et le mod&egrave;le de clustering. Cette distribution est exp&eacute;rimentalement observable &agrave; l&#39;aide d&#39;exp&eacute;riences d&#39;expression de g&egrave;ne r&eacute;cemment d&eacute;velopp&eacute;s, seule mol&eacute;cule. En outre, la stochasticit&eacute; intrins&egrave;que dans l&#39;expression d&#39;un g&egrave;ne peut &ecirc;tre calcul&eacute;e de distributions de production de prot&eacute;ines &agrave; l&#39;aide d&#39;une analyse des courbes de bruit nouveau, d&eacute;pendant du temps. Diff&eacute;rents mod&egrave;les d&#39;expression de g&egrave;ne sont compar&eacute;es &agrave; l&#39;&eacute;gard de leurs distributions de production de prot&eacute;ines et la stochasticit&eacute; intrins&egrave;que, r&eacute;v&eacute;lant les effets de m&eacute;moire mol&eacute;culaire et expression burstlike sur les fluctuations dans l&#39;expression des g&egrave;nes. Il se distingue et offre de grands avantages par rapport aux mesures de concentrations stabilis&eacute;es.

Calcul analytique des distributions de production de prot&eacute;ines dans les mod&egrave;les d&#39;expression de prot&eacute;ine en cluster.

Ein theoretisches Rahmens dargestellt ist, leitet die chemische Meister Gleichungen f&uuml;r die Anzahl der Proteinmolek&uuml;le, die in einem bestimmten Zeitfenster produziert, es wird angewendet, um die analytische L&ouml;sungen ableiten, die Protein-Produktion-Verteilungen f&uuml;r das zuf&auml;llige platzende Modell (mit einem exponentiellen oder geometrische Platzen-Gr&ouml;&szlig;enverteilung) und das Clustermodell beschreiben. Diese Verteilung ist experimentell beobachtbaren mit neu entwickelten, Einzelmolek&uuml;l-Gen-Ausdruck-Experimente. Dar&uuml;ber hinaus kann systeminterne Stochasticity in einem Genexpression von Protein-Produktion-Distributionen verwenden einer neuen, zeitabh&auml;ngige L&auml;rm-Kurve-Analyse berechnet werden. Verschiedene Modelle der Genexpression werden hinsichtlich der Protein-Produktion-Distributionen und systeminterne Stochasticity, offenbart die Auswirkungen der molekularen Speicher und burstlike Ausdruck auf Schwankungen der Genexpression verglichen. Es unterscheidet sich von und bietet gro&szlig;e Vorteile gegen&uuml;ber der Messung der Steady-State-Konzentrationen.

Analytische Berechnung der Protein-Produktion-Distributionen in Modellen von gruppierten Proteinexpression.

Viene presentato un quadro teorico, che deriva le equazioni chimiche master per il numero di molecole di proteina prodotta in una finestra di tempo dato, esso viene applicato per derivare soluzioni analitiche che descrivono le distribuzioni di produzione della proteina per il modello di rottura casuale (con una distribuzione di burst-dimensione esponenziale o geometrica) e il modello di clustering. Questa distribuzione &egrave; sperimentalmente osservabile tramite esperimenti di espressione del gene sviluppata di recente, a singola molecola. Inoltre, stochasticity intrinseco nell&#39;espressione di un gene pu&ograve; essere calcolato da distribuzioni di produzione della proteina mediante analisi della curva un rumore nuovo, tempo-dipendente. Diversi modelli di espressione genica sono confrontati rispetto al loro distribuzioni di produzione della proteina e stochasticity intrinseca, rivelando gli effetti di memoria molecolare e burstlike espressione sulle fluttuazioni nell&#39;espressione genica. Esso &egrave; distinto da e offre maggiori vantaggi rispetto le misurazioni delle concentrazioni steady-state.

Calcolo analitico delle distribuzioni di produzione della proteina nei modelli di espressione della proteina in cluster.

Se presenta un marco te&oacute;rico, que deriva ecuaciones qu&iacute;micas principales para el n&uacute;mero de mol&eacute;culas de prote&iacute;na producida en una ventana de tiempo dado, se aplica para obtener soluciones anal&iacute;ticas que describen las distribuciones de producci&oacute;n de la prote&iacute;na para el modelo estallido al azar (con una distribuci&oacute;n de tama&ntilde;o de r&aacute;faga exponencial o geom&eacute;trica) y el modelo de agrupamiento. Esta distribuci&oacute;n es experimentalmente observable mediante experimentos de expresi&oacute;n del gen recientemente desarrollados, una sola mol&eacute;cula. Adem&aacute;s, puede calcularse la estocasticidad intr&iacute;nseca en la expresi&oacute;n de un gen de distribuciones de la producci&oacute;n de prote&iacute;na mediante un an&aacute;lisis de la curva de ruido nuevo, time-dependent. Diferentes modelos de la expresi&oacute;n g&eacute;nica se comparan con respecto a su distribuci&oacute;n de producci&oacute;n de prote&iacute;na y estocasticidad intr&iacute;nseca, revelando los efectos de memoria molecular y expresi&oacute;n burstlike en las fluctuaciones en la expresi&oacute;n g&eacute;nica. Es distinto y proporciona grandes ventajas sobre las mediciones de las concentraciones de estado estacionario.

C&aacute;lculo anal&iacute;tico de las distribuciones de producci&oacute;n de la prote&iacute;na en modelos de expresi&oacute;n de la prote&iacute;na agrupado.

&#x57FA;&#x56E0;&#x8868;&#x8FBE;&#x662F;&#x672C;&#x8D28;&#x4E0A;&#x662F;&#x968F;&#x673A;&#x7684; &#xFF1B;&#x7CBE;&#x786E;&#x7684;&#x57FA;&#x56E0;&#x8C03;&#x63A7;&#x7684;&#x8F6C;&#x5F55;&#x56E0;&#x5B50;&#x662F;&#x91CD;&#x8981;&#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#x547D;&#x8FD0;&#x51B3;&#x5B9A;&#x7684;&#x3002;&#x8BB8;&#x591A;&#x8F6C;&#x5F55;&#x56E0;&#x5B50;&#x81EA;&#x5DF1;&#x8868;&#x8FBE;&#xFF0C;&#x8868;&#x660E;&#x8BE5;&#x81EA;&#x52A8;&#x8C03;&#x8282;&#x529F;&#x80FD;&#x8BA1;&#x6570;&#x5668;&#x5185;&#x5728; stochasticity &#x57FA;&#x56E0;&#x8868;&#x8FBE;&#x7684;&#x8C03;&#x8282;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x901A;&#x8FC7;&#x5288;&#x88C2; (CoTrAC) &#x91C7;&#x7528;&#x65B0;&#x7684;&#x6218;&#x7565;&#x3001; cotranslational &#x6FC0;&#x6D3B;&#x3001; &#x63A2;&#x6D4B;&#x968F;&#x673A;&#x8868;&#x8FBE;&#x5F0F;&#x52A8;&#x6001;&#x7684; cI&#xFF0C;&#x5B83;&#x5C06;&#x566C;&#x83CC;&#x4F53; &lambda; &#x963B;&#x904F;&#x7269; CI&#xFF0C;&#x547D;&#x8FD0;&#x51B3;&#x5B9A;&#x8F6C;&#x5F55;&#x56E0;&#x5B50;&#x7684;&#x7F16;&#x7801;&#x3002;CI &#x6D53;&#x5EA6;&#x6CE2;&#x52A8;&#x5F71;&#x54CD;&#x6EB6;&#x7A33;&#x5B9A;&#x548C;&#x566C;&#x83CC;&#x4F53; &lambda; &#x611F;&#x5E94;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x53D1;&#x73B0; cI &#x8868;&#x8FBE;&#x5F0F;&#x4E2D;&#x56FA;&#x6709;&#x7684; stochasticity &#x5F88;&#x5927;&#x7A0B;&#x5EA6;&#x4E0A;&#x7531; CI &#x4E0D;&#x8BBA;&#x81EA;&#x52A8;&#x8C03;&#x8282;&#x529F;&#x80FD;&#x7684;&#x8868;&#x8FBE;&#x6C34;&#x5E73;&#x3002;&#x6B64;&#x5916;&#xFF0C;&#x5916;&#x5728;&#x3001; &#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x7684;&#x53D8;&#x5316;&#xFF0C;&#x4E3B;&#x8981;&#x8D1F;&#x8D23; CI &#x6D53;&#x5EA6;&#x6CE2;&#x52A8;&#xFF0C;&#x548C;&#x6D88;&#x6781;&#x7684;&#x81EA;&#x52A8;&#x8C03;&#x8282;&#x529F;&#x80FD;&#x6700;&#x5C0F;&#x5316;&#x5BF9;&#x6297;&#x5916;&#x5728;&#x566A;&#x97F3;&#x5E76;&#x5F15;&#x5165;&#x5185;&#x5B58; CI &#x6D53;&#x5EA6;&#x975E;&#x5747;&#x8D28;&#x6027;&#x3002;&#x6B64;&#x8F6C;&#x5F55;&#x56E0;&#x5B50;&#x8868;&#x8FBE;&#x52A8;&#x529B;&#x5B66;&#x7684;&#x5B9A;&#x91CF;&#x7814;&#x7A76;&#x63ED;&#x793A;&#x4E86;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7528;&#x4E8E;&#x63A7;&#x5236;&#x566A;&#x58F0;&#x7684;&#x57FA;&#x56E0;&#x8C03;&#x63A7;&#x7F51;&#x7EDC;&#x7684;&#x673A;&#x5236;&#x3002;

&#x968F;&#x673A;&#x8868;&#x8FBE;&#x52A8;&#x529B;&#x5B66;&#x7814;&#x7A76;&#x63ED;&#x793A;&#x7684;&#x5355;&#x5206;&#x5B50;&#x566A;&#x58F0;&#x5206;&#x6790;&#x8F6C;&#x5F55;&#x56E0;&#x5B50;&#x3002;

Gene expression is inherently stochastic; precise gene regulation by transcription factors is important for cell-fate determination. Many transcription factors regulate their own expression, suggesting that autoregulation counters intrinsic stochasticity in gene expression. Using a new strategy, cotranslational activation by cleavage (CoTrAC), we probed the stochastic expression dynamics of cI, which encodes the bacteriophage Î» repressor CI, a fate-determining transcription factor. CI concentration fluctuations influence both lysogenic stability and induction of bacteriophage Î». We found that the intrinsic stochasticity in cI expression was largely determined by CI expression level irrespective of autoregulation. Furthermore, extrinsic, cell-to-cell variation was primarily responsible for CI concentration fluctuations, and negative autoregulation minimized CI concentration heterogeneity by counteracting extrinsic noise and introducing memory. This quantitative study of transcription factor expression dynamics sheds light on the mechanisms cells use to control noise in gene regulatory networks.

Stochastic expression dynamics of a transcription factor revealed by single-molecule noise analysis.

L&#39;expression des g&egrave;nes est intrins&egrave;quement stochastique ; r&eacute;gulation des g&egrave;nes pr&eacute;cis par des facteurs de transcription est importante pour la d&eacute;termination du sort de la cellule. Plusieurs facteurs de transcription r&eacute;gulent leur propre expression, sugg&eacute;rant que stochasticit&eacute; intrins&egrave;que de l&#39;autor&eacute;gulation des compteurs dans l&#39;expression des g&egrave;nes. En utilisant une nouvelle strat&eacute;gie, l&#39;activation pr&eacute;sent par clivage (CoTrAC), nous avons sond&eacute; la dynamique de l&#39;expression stochastique des cI, qui encode le bact&eacute;riophage &lambda; r&eacute;presseur CI, un facteur de transcription d&eacute;terminant le destin. Fluctuations de concentration CI influencent fois stabilit&eacute; lysog&egrave;ne et induction du bact&eacute;riophage &lambda;. Nous avons trouv&eacute; que la stochasticit&eacute; intrins&egrave;que dans l&#39;expression cI &eacute;tait largement d&eacute;termin&eacute;e par le niveau d&#39;expression CI ind&eacute;pendamment de l&#39;autor&eacute;gulation. En outre, variation extrins&egrave;que, cellule-cellule &eacute;tait principalement responsable des fluctuations de la concentration CI et autor&eacute;gulation n&eacute;gative minimis&eacute; CI h&eacute;t&eacute;rog&eacute;n&eacute;it&eacute; de concentration par la lutte contre le bruit extrins&egrave;que et pr&eacute;sentant le m&eacute;moire. Cette &eacute;tude quantitative de la dynamique de transcription factor expression met en lumi&egrave;re les m&eacute;canismes des cellules permettent de contr&ocirc;ler le bruit dans les r&eacute;seaux de r&eacute;gulation g&eacute;nique.

Dynamique d&#39;un facteur de transcription r&eacute;v&eacute;l&eacute; par l&#39;analyse du bruit de la mol&eacute;cule unique expression stochastique.

Genexpression ist inh&auml;rent stochastische; pr&auml;zise Genregulation von Transkriptionsfaktoren ist wichtig f&uuml;r Zelle-Schicksal Bestimmung. Viele Transkriptionsfaktoren regulieren ihren eigenen Ausdruck, was darauf hindeutet, dass Selbstregelung Leistungsindikatoren systeminterne Stochasticity in Genexpression. Verwenden eine neue Strategie, cotranslational Aktivierung durch Spaltung (CoTrAC), &uuml;berpr&uuml;ften wir die stochastische Ausdruck Dynamik der cI, das das Bakteriophage &lambda; Verdr&auml;nger CI, ein Schicksal entscheidet Transkriptionsfaktor codiert. CI Konzentration Schwankungen beeinflussen Lysogener Stabilit&auml;t und Induktion von Bakteriophagen &lambda;. Wir fanden, dass die systeminterne Stochasticity in cI Ausdruck weitgehend durch CI Ausdrucksebene unabh&auml;ngig von Selbstregelung bestimmt war. Dar&uuml;ber hinaus extrinsischen, Zell-Zell-Variation war in erster Linie verantwortlich f&uuml;r CI Konzentration Schwankungen und negative Selbstregelung minimiert CI Konzentration Heterogenit&auml;t von extrinsischen L&auml;rm entgegenzuwirken und die Einf&uuml;hrung von Speicher. Diese quantitative Studie der Transkription Faktor Ausdruck Dynamik wirft Licht auf die Mechanismen, die Zellen zu verwenden, um Rauschen in gen regulatorische Netzwerke steuern.

Stochastische Ausdruck Dynamik der Transkriptionsfaktor von Einzelmolek&uuml;l-L&auml;rm-Analyse offenbart.

Espressione genica &egrave; inerentemente stocastico; regolazione precisa genica di fattori di trascrizione &egrave; importante per la determinazione di destino delle cellule. Molti fattori di trascrizione regolano la propria espressione, suggerendo che stochasticity intrinseco di autoregolazione contatori nell&#39;espressione genica. Utilizzando una nuova strategia, cotranslational attivazione di clivaggio (CoTrAC), abbiamo sondato la dinamica stocastica espressione di cI, che codifica il batteriofago &lambda; repressore CI, un fattore di trascrizione destino-determinazione. Le fluttuazioni di concentrazione CI influenzano sia stabilit&agrave; lisogeni e induzione del batteriofago &lambda;. Abbiamo trovato che il stochasticity intrinseco nell&#39;espressione cI fu in gran parte determinato dal livello di espressione CI indipendentemente autoregolazione. Inoltre, variazione estrinseco, cella per cella &egrave; principalmente responsabile per le fluttuazioni di concentrazione CI, e autoregolazione negativa minimizzato eterogeneit&agrave; concentrazione CI contrastando rumore estrinseco e introducendo la memoria. Questo studio quantitativo della dinamica espressione della fattore di trascrizione getta luce sui meccanismi celle utilizzano per controllare il rumore in reti di regolazione genica.

Dinamica stocastica di espressione di un fattore di trascrizione ha rivelato dall&#39;analisi di rumore della singola molecola.

&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x767A;&#x73FE;&#x306F;&#x672C;&#x8CEA;&#x7684;&#x306B;&#x78BA;&#x7387;&#x7684;&#x3067;&#x3042;&#x308B;;&#x6B63;&#x78BA;&#x306A;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x767A;&#x73FE;&#x5236;&#x5FA1;&#x8EE2;&#x5199;&#x56E0;&#x5B50;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x7D30;&#x80DE;&#x904B;&#x547D;&#x306E;&#x6C7A;&#x5B9A;&#x306B;&#x91CD;&#x8981;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x591A;&#x304F;&#x306E;&#x8EE2;&#x5199;&#x56E0;&#x5B50;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x767A;&#x73FE;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x305D;&#x306E;&#x5909;&#x5316;&#x30AB;&#x30A6;&#x30F3;&#x30BF;&#x30FC;&#x306E;&#x672C;&#x8CEA;&#x7684;&#x306A;&#x78BA;&#x7387;&#x3092;&#x793A;&#x5506;&#x3057;&#x3066;&#x3001;&#x81EA;&#x3089;&#x306E;&#x8868;&#x73FE;&#x3092;&#x898F;&#x5236;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x65B0;&#x6226;&#x7565;&#x3001;&#x7FFB;&#x8A33;&#x5171;&#x5F79;&#x6D3B;&#x6027;&#x5316;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x5207;&#x65AD; (CoTrAC) &#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3001;&#x30A8;&#x30F3;&#x30B3;&#x30FC;&#x30C9; &#x30D0;&#x30AF;&#x30C6;&#x30EA;&#x30AA;&#x30D5;&#x30A1;&#x30FC;&#x30B8; &lambda; &#x30EA;&#x30D7;&#x30EC;&#x30C3;&#x30B5;&#x30FC; CI&#x3001;&#x904B;&#x547D;&#x3092;&#x6C7A;&#x5B9A;&#x3059;&#x308B;&#x8EE2;&#x5199;&#x56E0;&#x5B50; cI &#x306E;&#x78BA;&#x7387;&#x7684;&#x8868;&#x73FE;&#x30C0;&#x30A4;&#x30CA;&#x30DF;&#x30AF;&#x30B9;&#x3092;&#x63A2;&#x308B;&#x3002;CI &#x6FC3;&#x5EA6;&#x63FA;&#x3089;&#x304E;&#x5B89;&#x5B9A;&#x6EB6;&#x6027;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x30D0;&#x30AF;&#x30C6;&#x30EA;&#x30AA;&#x30D5;&#x30A1;&#x30FC;&#x30B8; &lambda; &#x306E;&#x8A98;&#x5C0E;&#x306B;&#x5F71;&#x97FF;&#x3092;&#x4E0E;&#x3048;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6211;&#x3005; &#x306F; cI &#x5F0F;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x672C;&#x8CEA;&#x7684;&#x306A;&#x78BA;&#x7387;&#x306F;&#x3001;&#x4E3B;&#x3068;&#x3057;&#x3066; CI &#x767A;&#x73FE;&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x306E;&#x5909;&#x5316;&#x306B;&#x95A2;&#x4FC2;&#x306A;&#x304F;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x6C7A;&#x5B9A;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x304C;&#x898B;&#x3064;&#x304B;&#x308A;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x3001;&#x5916;&#x56E0;&#x6027;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x306B;&#x30D0;&#x30EA;&#x30A8;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3; CI &#x6FC3;&#x5EA6;&#x5909;&#x52D5;&#x3092;&#x4E3B;&#x306B;&#x62C5;&#x5F53;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x305F;&#x3001;&#x5916;&#x56E0;&#x6027;&#x306E;&#x96D1;&#x97F3;&#x3092;&#x6253;&#x3061;&#x6D88;&#x3059;&#x3068;&#x30E1;&#x30E2;&#x30EA;&#x306E;&#x5C0E;&#x5165;&#x306B;&#x3088;&#x308A; CI &#x6FC3;&#x5EA6;&#x4E0D;&#x5747;&#x8CEA;&#x5426;&#x5B9A;&#x7684;&#x306A;&#x5909;&#x5316;&#x3092;&#x6700;&#x5C0F;&#x5316;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x8EE2;&#x5199;&#x56E0;&#x5B50;&#x306E;&#x767A;&#x73FE;&#x52D5;&#x614B;&#x306E;&#x5B9A;&#x91CF;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x306F;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x30CD;&#x30C3;&#x30C8;&#x30EF;&#x30FC;&#x30AF;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x30CE;&#x30A4;&#x30BA;&#x3092;&#x5236;&#x5FA1;&#x3059;&#x308B;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0;&#x306B;&#x5149;&#x3092;&#x6295;&#x3052;&#x304B;&#x3051;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x5358;&#x4E00;&#x5206;&#x5B50;&#x30CE;&#x30A4;&#x30BA;&#x89E3;&#x6790;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x8EE2;&#x5199;&#x56E0;&#x5B50;&#x306E;&#x78BA;&#x7387;&#x7684;&#x8868;&#x73FE;&#x30C0;&#x30A4;&#x30CA;&#x30DF;&#x30AF;&#x30B9;&#x3002;

&#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBC1C;&#xD604;&#xC740; &#xBCF8;&#xC9C8;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xD655;&#xB960;&#xC801;; &#xB179;&#xC74C; &#xBC29;&#xC1A1; &#xC694;&#xC778;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC815;&#xD655;&#xD55C; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xC870;&#xC808; &#xC138;&#xD3EC; &#xC6B4;&#xBA85; &#xACB0;&#xC815;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC911;&#xC694; &#xD558;&#xB2E4;. &#xB9CE;&#xC740; &#xC804;&#xC0AC; &#xC778;&#xC790; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBC1C;&#xD604;&#xC5D0;&#xC11C; &#xADF8; autoregulation &#xCE74;&#xC6B4;&#xD130; &#xB0B4;&#xC7A5; stochasticity&#xC744; &#xC81C;&#xC548; &#xD558;&#xB294; &#xC790;&#xC2E0;&#xC758; &#xC2DD; &#xADDC;&#xC81C;. &#xC0C8;&#xB85C;&#xC6B4; &#xC804;&#xB7B5;, cotranslational &#xC815;&#xD488; &#xC778;&#xC99D;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xBD84;&#xC5F4; (CoTrAC)&#xC5D0; &#xC758;&#xD574;, &#xC6B0;&#xB9AC; &#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC624;&#xD30C;&#xC9C0; &lambda; &#xC9C4;&#xC555; CI, &#xC6B4;&#xBA85; &#xACB0;&#xC815; &#xC804;&#xC0AC; &#xC694;&#xC18C;&#xB97C; &#xC778;&#xCF54;&#xB529;&#xD558;&#xB294; Ci&#xC758; &#xD655;&#xB960;&#xC801; &#xC2DD; &#xC5ED;&#xD559; &#xC870;&#xC0AC;. CI &#xB18D;&#xB3C4; &#xBCC0;&#xB3D9; &#xC601;&#xD5A5; &#xC6A9;&#xC6D0;&#xC131; &#xC548;&#xC815;&#xC131;&#xACFC; &#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC624;&#xD30C;&#xC9C0; &lambda;&#xC758; &#xC720;&#xB3C4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; cI &#xC2DD;&#xC5D0; &#xB0B4;&#xC7A5; stochasticity autoregulation&#xC5D0; &#xAD00;&#xACC4; &#xC5C6;&#xC774; CI &#xC2DD; &#xC218;&#xC900;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xD06C;&#xAC8C; &#xACB0;&#xC815; &#xD588;&#xB2E4; &#xBC1C;&#xACAC;. &#xB610;&#xD55C;, &#xC678;&#xBD80;, &#xC140; &#xD3B8;&#xCC28;&#xB294; &#xC8FC;&#xB85C; CI &#xB18D;&#xB3C4; &#xBCC0;&#xB3D9;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xCC45;&#xC784; &#xBC0F; &#xBD80;&#xC815;&#xC801;&#xC778; autoregulation counteracting &#xC678;&#xBD80; &#xC18C;&#xC74C; &#xBC0F; &#xBA54;&#xBAA8;&#xB9AC;&#xB97C; &#xC18C;&#xAC1C; &#xD558; &#xC5EC; CI &#xB18D;&#xB3C4; &#xC774;&#xC885; &#xCD5C;&#xC18C;&#xD654;. &#xB179;&#xC74C; &#xBC29;&#xC1A1; &#xC694;&#xC778; &#xC2DD; &#xC5ED;&#xD559;&#xC758; &#xC591;&#xC801; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xAC00; &#xC140; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xADDC;&#xC81C; &#xB124;&#xD2B8;&#xC6CC;&#xD06C;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC18C;&#xC74C;&#xC744; &#xC81C;&#xC5B4; &#xD558;&#xB294; &#xB370; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xD560; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998;&#xC5D0; &#xBE5B;&#xC774; sheds.

&#xB2E8;&#xC77C; &#xBD84;&#xC790; &#xC7A1;&#xC74C; &#xBD84;&#xC11D;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xACF5;&#xAC1C; &#xB179;&#xC74C; &#xBC29;&#xC1A1; &#xC694;&#xC778;&#xC758; &#xD655;&#xB960;&#xC801; &#xC2DD; &#xC5ED;&#xD559;.

Expresi&oacute;n g&eacute;nica es inherentemente estoc&aacute;stica; regulaci&oacute;n de los genes exactos por factores de transcripci&oacute;n es importante para la determinaci&oacute;n de destino celular. Muchos factores de transcripci&oacute;n regulan su propia expresi&oacute;n, sugiriendo estocasticidad intr&iacute;nseca de contadores de autorregulaci&oacute;n en la expresi&oacute;n g&eacute;nica. Mediante una nueva estrategia, la activaci&oacute;n cotranslacional escote (CoTrAC), ha hab&iacute;an sondeado la din&aacute;mica estoc&aacute;stica de la expresi&oacute;n de cI, que codifica el bacteri&oacute;fago &lambda; represor CI, un factor de transcripci&oacute;n determinantes del destino. Las fluctuaciones de concentraci&oacute;n CI influencian lisog&eacute;nico estabilidad y la inducci&oacute;n del bacteri&oacute;fago &lambda;. Encontramos que la estocasticidad intr&iacute;nseca en la expresi&oacute;n de cI determin&oacute; en gran medida por el nivel de expresi&oacute;n de CI independientemente de autorregulaci&oacute;n. Adem&aacute;s, variaci&oacute;n extr&iacute;nseca, c&eacute;lula a c&eacute;lula fue responsable de las fluctuaciones de concentraci&oacute;n de CI, y autorregulaci&oacute;n negativa minimiza heterogeneidad de concentraci&oacute;n CI contrarrestar el ruido extr&iacute;nseca e introduciendo la memoria. Este estudio cuantitativo de din&aacute;mica de expresi&oacute;n del factor de transcripci&oacute;n arroja luz sobre los mecanismos que las c&eacute;lulas utilizan para controlar los ruidos en redes reguladoras de genes.

Din&aacute;mica estoc&aacute;stica de la expresi&oacute;n de un factor de transcripci&oacute;n revelado por an&aacute;lisis de ruido de una sola mol&eacute;cula.

L&#39;apparition r&eacute;cente de nouveaux outils exp&eacute;rimentaux utilisant la d&eacute;tection sensible de fluorescence in vivo a permis de visualiser les diff&eacute;rents aspects de la r&eacute;gulation des g&egrave;nes &agrave; l&#39;&eacute;chelle de la mol&eacute;cule unique dans le contexte autochtone, intracellulaire. Dans cette revue, nous d&eacute;crirons tout d&#39;abord des consid&eacute;rations g&eacute;n&eacute;rales pour la d&eacute;tection de la fluorescence in vivo, seule mol&eacute;cule d&#39;ADN, d&#39;ARNm et de prot&eacute;ines, mol&eacute;cules impliqu&eacute;es dans la r&eacute;gulation des g&egrave;nes. Puis nous donnent un aper&ccedil;u de la suite en rapide &eacute;volution des outils mol&eacute;culaires pour l&#39;observation de la r&eacute;gulation g&eacute;nique in vivo et discuter de nouvelles id&eacute;es, qu&#39;ils ont apport&eacute; dans la r&eacute;gulation des g&egrave;nes.

M&eacute;thodes mol&eacute;cule unique pour l&#39;&eacute;tude de la r&eacute;gulation g&eacute;nique in vivo.

La recente comparsa di nuovi strumenti sperimentali che impiegano rilevazione a fluorescenza sensibili in vivo ha reso possibile visualizzare i vari aspetti della regolazione genica a livello di singola molecola nel contesto nativo, intracellulare. In questa recensione, descriveremo prima considerazioni generali per la rilevazione di fluorescenza in vivo, singola molecola di DNA, mRNA e proteina molecole coinvolte nella regolazione dei geni. Abbiamo poi dar&agrave; una panoramica della suite in rapida evoluzione di strumenti molecolari disponibili per l&#39;osservazione di regolazione genica in vivo e discutere nuove intuizioni che hanno portato nella regolazione genica.

Metodi di singola molecola per studiare la regolazione genica in vivo.

&#x6700;&#x8FD1;&#x51FA;&#x73B0;&#x7684;&#x65B0;&#x7684;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x5DE5;&#x5177;&#xFF0C;&#x96C7;&#x7528;&#x654F;&#x611F;&#x8367;&#x5149;&#x68C0;&#x6D4B;&#x4F53;&#x5185;&#x5DF2;&#x8FDB;&#x884C;&#x53EF;&#x89C6;&#x5316;&#x57FA;&#x56E0;&#x8C03;&#x63A7;&#x5728;&#x672C;&#x673A;&#x3001; &#x80DE;&#x5185;&#x8303;&#x56F4;&#x5185;&#x7684;&#x5355;&#x5206;&#x5B50;&#x4E00;&#x7EA7;&#x7684;&#x5404;&#x4E2A;&#x65B9;&#x9762;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x6B21;&#x5BA1;&#x67E5;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x5C06;&#x9996;&#x5148;&#x63CF;&#x8FF0;&#x4F53;&#x5185;&#x3001; &#x5355;&#x5206;&#x5B50;&#x8367;&#x5149;&#x68C0;&#x6D4B;&#x7684; DNA&#x3001; mRNA&#x3001; &#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x5206;&#x5B50;&#x5728;&#x57FA;&#x56E0;&#x8C03;&#x63A7;&#x4E2D;&#x6240;&#x6D89;&#x53CA;&#x7684;&#x4E00;&#x822C;&#x6CE8;&#x610F;&#x4E8B;&#x9879;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x7136;&#x540E;&#x5C06;&#x7ED9;&#x89C2;&#x5BDF;&#x57FA;&#x56E0;&#x8C03;&#x63A7;&#x4F53;&#x5185;&#x8FC5;&#x901F;&#x6F14;&#x53D8;&#x7684;&#x5206;&#x5B50;&#x5DE5;&#x5177;&#x5957;&#x4EF6;&#x6982;&#x8FF0;&#x548C;&#x8BA8;&#x8BBA;&#x5230;&#x57FA;&#x56E0;&#x8C03;&#x63A7;&#x5E26;&#x6765;&#x4E86;&#x65B0;&#x7684;&#x89C1;&#x89E3;&#x3002;

&#x5355;&#x5206;&#x5B50;&#x7814;&#x7A76;&#x4F53;&#x5185;&#x57FA;&#x56E0;&#x8C03;&#x63A7;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;

The recent emergence of new experimental tools employing sensitive fluorescence detection in vivo has made it possible to visualize various aspects of gene regulation at the single-molecule level in the native, intracellular context. In this review, we will first describe general considerations for in vivo, single-molecule fluorescence detection of DNA, mRNA, and protein molecules involved in gene regulation. We will then give an overview of the rapidly evolving suite of molecular tools available for observing gene regulation in vivo and discuss new insights they have brought into gene regulation.

Single-molecule methods for studying gene regulation in vivo.

&#x6700;&#x8FD1;&#x306E;&#x51FA;&#x73FE;&#x306E; in vivo &#x86CD;&#x5149;&#x691C;&#x51FA;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x65B0;&#x3057;&#x3044;&#x5B9F;&#x9A13;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x306E;&#x30CD;&#x30A4;&#x30C6;&#x30A3;&#x30D6;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x5185;&#x306E;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C6;&#x30AD;&#x30B9;&#x30C8;&#x5185;&#x3067;&#x306E;&#x5358;&#x4E00;&#x5206;&#x5B50;&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x3067;&#x306E;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x5236;&#x5FA1;&#x306E;&#x3055;&#x307E;&#x3056;&#x307E;&#x306A;&#x5074;&#x9762;&#x3092;&#x8996;&#x899A;&#x5316;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x53EF;&#x80FD;&#x306B;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x30EC;&#x30D3;&#x30E5;&#x30FC;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x307E;&#x305A;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x306E;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x306B;&#x95A2;&#x4E0E;&#x3059;&#x308B; DNA&#x3001;mRNA &#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#x306E;&#x5206;&#x5B50;&#x306E;&#x751F;&#x4F53;&#x5185;&#x3067;&#x3001;&#x5358;&#x4E00;&#x5206;&#x5B50;&#x86CD;&#x5149;&#x691C;&#x51FA;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x4E00;&#x822C;&#x7684;&#x306A;&#x8003;&#x616E;&#x4E8B;&#x9805;&#x306B;&#x3064;&#x3044;&#x3066;&#x8AAC;&#x660E;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6B21; in vivo &#x3067;&#x306E;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x306E;&#x898F;&#x5247;&#x3092;&#x89B3;&#x5BDF;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x3001;&#x6025;&#x901F;&#x306B;&#x9032;&#x5316;&#x3059;&#x308B;&#x30B9;&#x30A4;&#x30FC;&#x30C8;&#x5206;&#x5B50;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x306E;&#x6982;&#x8981;&#x3001;&#x305D;&#x308C;&#x3089;&#x306F;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x306B;&#x6301;&#x3063;&#x3066;&#x6765;&#x305F;&#x65B0;&#x3057;&#x3044;&#x6D1E;&#x5BDF;&#x529B;&#x3092;&#x8B70;&#x8AD6;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

In vivo &#x3067;&#x306E;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x767A;&#x73FE;&#x5236;&#x5FA1;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x5358;&#x4E00;&#x5206;&#x5B50;&#x30E1;&#x30BD;&#x30C3;&#x30C9;&#x3002;

&#xBBFC;&#xAC10;&#xD55C; &#xD615;&#xAD11; &#xAC80;&#xCD9C; vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xCC44;&#xC6A9; &#xC0C8;&#xB85C;&#xC6B4; &#xC2E4;&#xD5D8; &#xB3C4;&#xAD6C;&#xC758; &#xCD5C;&#xADFC; &#xCD9C;&#xD604; &#xB124;&#xC774;&#xD2F0;&#xBE0C;, &#xC138;&#xD3EC;&#xB0B4; &#xCEE8;&#xD14D;&#xC2A4;&#xD2B8;&#xC5D0;&#xC11C; &#xB2E8;&#xC77C; &#xBD84;&#xC790; &#xC218;&#xC900;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xC870;&#xC808;&#xC758; &#xB2E4;&#xC591; &#xD55C; &#xCE21;&#xBA74;&#xC744; &#xC2DC;&#xAC01;&#xD654; &#xAC00;&#xB2A5; &#xD558; &#xAC8C; &#xD588;&#xB2E4;. &#xC774; &#xAC80;&#xD1A0;&#xC5D0;&#xC11C; &#xBA3C;&#xC800; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xC870;&#xC808;&#xC5D0; &#xAD00;&#xB828; &#xB41C; DNA, mRNA, &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xBD84;&#xC790;&#xC758; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xC870;&#xAC74;, &#xB2E8;&#xC77C; &#xBD84;&#xC790; &#xD615;&#xAD11; &#xAC80;&#xCD9C;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC77C;&#xBC18;&#xC801;&#xC778; &#xACE0;&#xB824; &#xC0AC;&#xD56D;&#xC744; &#xC124;&#xBA85; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC; &#xB2E4;&#xC74C; in vivo &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xADDC;&#xCE59;&#xC744; &#xAD00;&#xCC30; &#xD558;&#xB294; &#xAC83;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xBD84;&#xC790; &#xB3C4;&#xAD6C; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xB294; &#xAE09;&#xC18D; &#xD558; &#xAC8C; &#xC9C4;&#xD654; &#xC81C;&#xD488;&#xAD70;&#xC758; &#xAC1C;&#xC694;&#xB97C; &#xC81C;&#xACF5; &#xD558; &#xACE0; &#xADF8;&#xB4E4;&#xC740; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xC870;&#xC808; &#xAC00;&#xC838;&#xC654;&#xB2E4; &#xC0C8;&#xB85C;&#xC6B4; &#xD1B5;&#xCC30;&#xB825;&#xC744; &#xB17C;&#xC758;.

&#xB2E8;&#xC77C; &#xBD84;&#xC790; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xC870;&#xC808; vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xACF5;&#xBD80;&#xB97C; &#xC704;&#xD55C; &#xBC29;&#xBC95;.

La reciente aparici&oacute;n de nuevas herramientas experimentales con detecci&oacute;n de fluorescencia sensible in vivo ha hecho posible visualizar varios aspectos de la regulaci&oacute;n g&eacute;nica en el nivel de una sola mol&eacute;cula en el contexto nativo, intracelular. En esta revisi&oacute;n, primero describiremos consideraciones generales para la detecci&oacute;n de fluorescencia in vivo, de una sola mol&eacute;cula de ADN, ARNm y prote&iacute;nas mol&eacute;culas implicadas en la regulaci&oacute;n g&eacute;nica. Vamos entonces a dar un Resumen de la r&aacute;pida evoluci&oacute;n suite de herramientas moleculares disponibles para observar la regulaci&oacute;n g&eacute;nica in vivo y discutir nuevas ideas que han tra&iacute;do en la regulaci&oacute;n g&eacute;nica.

Zach Hensel

Department of Biophysics and Biophysical Chemistry

Johns Hopkins University School of Medicine

Single-molecule Imaging of Gene Regulation In vivo Using Cotranslational Activation by Cleavage (CoTrAC)

Zach Hensel

.css-o250i3{font-size:18px;font-family:Open Sans,sans-serif;line-height:21.6px;}Department of Biophysics and Biophysical Chemistry

Johns Hopkins University School of Medicine

Single-molecule Imaging of Gene Regulation In vivo Using Cotranslational Activation by Cleavage (CoTrAC)

Department of Biophysics and Biophysical Chemistry