Difference between revisions of "Team:William and Mary/Description"

 
(78 intermediate revisions by 5 users not shown)
Line 1: Line 1:
<!doctype html>
+
 
 
<html lang="en">
 
<html lang="en">
 +
<cfheader name="X-XSS-Protection" value="1">
 
     <head>
 
     <head>
 
         <meta charset="utf-8" />
 
         <meta charset="utf-8" />
        <link rel="icon" type="image/png" href="assets/img/favicon.ico">
+
<link rel="icon" type="image/png" href="https://static.igem.org/mediawiki/2015/e/ea/WMFavicon.png">
 +
 
 
         <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1" />
 
         <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1" />
 
         <title>NOISE - W&M iGEM</title>
 
         <title>NOISE - W&M iGEM</title>
 
         <meta content='width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=0' name='viewport' />
 
         <meta content='width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=0' name='viewport' />
         <link href="assets/css/bootstrap.css" rel="stylesheet" />
+
         <link href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/bootstrap?action=raw&amp;ctype=text/css" rel="stylesheet" type="text/css"/>
        <link href="assets/css/rubick.css" rel="stylesheet"/>
+
<link href="https://2015.igem.org/Team:Stockholm/fixbootstrap?action=raw&amp;ctype=text/css" rel="stylesheet" type="text/css"/>
         <link href="assets/css/demo.css" rel="stylesheet"/>
+
         <link href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/rubick?action=raw&amp;ctype=text/css" rel="stylesheet" type="text/css"/>
         <link href="assets/css/jquery.bxslider.css" rel="stylesheet"/>
+
         <link href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/demo?action=raw&amp;ctype=text/css" rel="stylesheet" type="text/css"/>
 +
        <link rel="stylesheet" type="text/css" href="https://2015.igem.org/Template:William_and_Mary/jquerybxsliderCSS?action=raw&ctype=text/css" />
 +
 
 
         <!--    Fonts and icons    -->
 
         <!--    Fonts and icons    -->
         <link href="http://maxcdn.bootstrapcdn.com/font-awesome/4.2.0/css/font-awesome.min.css" rel="stylesheet">
+
         <link href="http://maxcdn.bootstrapcdn.com/font-awesome/4.2.0/css/font-awesome.min.css" rel="stylesheet" type="text/css"/>
 
         <link href='http://fonts.googleapis.com/css?family=Droid+Serif:400,700' rel='stylesheet' type='text/css'>
 
         <link href='http://fonts.googleapis.com/css?family=Droid+Serif:400,700' rel='stylesheet' type='text/css'>
         <link href="assets/css/fonts/pe-icon-7-stroke.css" rel="stylesheet">
+
         <link href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/pe-icon-7-stroke?action=raw&amp;ctype=text/css" rel="stylesheet" type="text/css"/>
         <link href="assets/css/fonts/Rubik-Fonts.css" rel="stylesheet" />
+
         <link href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Rubik-Fonts?action=raw&amp;ctype=text/css" rel="stylesheet" type="text/css"/>
       
+
 
          
 
          
 +
<!-- the wiki settings in the section immediately below are from UC San Diego 2015 -->
 +
        <style type="text/css">
 +
/* WIKI SETTINGS*/
 +
 +
/* Hide first heading */
 +
.firstHeading {
 +
display: none;
 +
}
 +
 +
/*-- Remove borders, float content left and remove padding/margin */
 +
#globalWrapper, #content{
 +
background-color: transparent;
 +
border: none;
 +
float: center;
 +
                                width: 101%;
 +
margin-left: -3px;
 +
margin-top: -8px;
 +
padding: auto;
 +
}
 +
 +
/*left align Black Menu Bar */
 +
#top_menu_inside {
 +
margin-left: 0px;
 +
}
 +
</style>
  
 
     </head>
 
     </head>
 
     <body class="landing-page">
 
     <body class="landing-page">
        <div class="loading ">
+
         <nav class="navbar navbar-default navbar-fixed-top navbar-burger" role="navigation">
            <div class="loading-container">
+
                <p>Loading...</p>
+
                <img class="loader" src="assets/img/rubik.svg"/>
+
            </div>
+
        </div>
+
         <nav class="navbar navbar-default navbar-transparent navbar-fixed-top navbar-burger" role="navigation">
+
 
             <!-- if you want to keep the navbar hidden you can add this class to the navbar "navbar-burger"-->
 
             <!-- if you want to keep the navbar hidden you can add this class to the navbar "navbar-burger"-->
 
             <div class="container">
 
             <div class="container">
Line 37: Line 59:
 
                     <span class="icon-bar bar3"></span>
 
                     <span class="icon-bar bar3"></span>
 
                     </button>
 
                     </button>
                    <a href="wmigem.weebly.com" class="navbar-brand">
+
<a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary" class="navbar-brand">W&M iGEM 2015</a>
                    W&M iGEM 2015
+
                    </a>
+
 
                 </div>
 
                 </div>
 
                 <div class="collapse navbar-collapse">
 
                 <div class="collapse navbar-collapse">
 
                     <ul class="nav navbar-nav navbar-right navbar-uppercase">
 
                     <ul class="nav navbar-nav navbar-right navbar-uppercase">
 +
<p>    </p>
  
                        <li class="social-links">
+
                          <li>
                             <a href="#">  
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary">  
                             <i class="fa fa-facebook"></i>
+
                             Home
 
                             </a>
 
                             </a>
                            <a href="#">
+
                        </li>
                            <i class="fa fa-twitter"></i>
+
                        <li>
                            </a>
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Description">  
                             <a href="#">  
+
                             Project Description
                             <i class="fa fa-instagram"></i>
+
 
                             </a>
 
                             </a>
 
                         </li>
 
                         </li>
 
                         <li>
 
                         <li>
                             <a href="" data-scroll="true" data-id="#home">  
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary#parts">
                             Home
+
                             Parts
 
                             </a>
 
                             </a>
 
                         </li>
 
                         </li>
 
                         <li>
 
                         <li>
                             <a href="" data-scroll="true" data-id="#project">  
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Measurement">  
                             Project
+
                             Results
 
                             </a>
 
                             </a>
 
                         </li>
 
                         </li>
 
                         <li>
 
                         <li>
                             <a href="" data-scroll="true" data-id="#workflow">  
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Modeling">  
                             Parts
+
                             Modeling
 
                             </a>
 
                             </a>
 
                         </li>
 
                         </li>
 
                         <li>
 
                         <li>
                             <a href="" data-scroll="true" data-id="#projects">
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Interlab_Study">  
                             Practices
+
                             Interlab Study
 
                             </a>
 
                             </a>
 
                         </li>
 
                         </li>
 
                         <li>
 
                         <li>
                             <a href="" data-scroll="true" data-id="#clients">  
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Collaborations">  
 
                             Collaboration
 
                             Collaboration
 
                             </a>
 
                             </a>
 
                         </li>
 
                         </li>
 
                         <li>
 
                         <li>
                             <a href="" data-scroll="true" data-id="#team">  
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Software">  
                            Team
+
                          Software
 
                             </a>
 
                             </a>
 
                         </li>
 
                         </li>
 
                         <li>
 
                         <li>
                             <a href="" data-scroll="true" data-id="#numbers">  
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Practices">  
                             Etc.
+
                             Human Practices
 
                             </a>
 
                             </a>
 
                         </li>
 
                         </li>
 
                         <li>
 
                         <li>
                             <a href="" data-scroll="true" data-id="#contact">  
+
                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary#ref">
                             ??
+
                            References
 +
                            </a>
 +
                        </li>
 +
                        <li>
 +
                            <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Medal_Criteria">
 +
                            Medal Criteria
 +
                            </a>
 +
                        </li>
 +
                        <li>
 +
                            <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Team">  
 +
                             Team
 
                             </a>
 
                             </a>
 
                         </li>
 
                         </li>
Line 99: Line 129:
 
             </div>
 
             </div>
 
         </nav>
 
         </nav>
 +
       
 
          
 
          
 
          
 
          
Line 111: Line 142:
 
             <!--    replace this line with the code generated with the rubik-builder.html              -->
 
             <!--    replace this line with the code generated with the rubik-builder.html              -->
  
                        <div class="section section-header" id="header4">
+
<div class="section section-we-are-2" id="projectdesc">
                            <div id="video-container-4" class="full-image pattern-image filter filter-gradient-black" data-color="gold">
+
                               
+
                                <div class="container">
+
                                    <div class="content">
+
                                       
+
                                        <h1>Noise</h1>
+
 
+
                                        <h5>Characterization of promoter-derived transcriptional noise in E. coli</h5>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                            <video class="bgvid" preload="auto" loop="loop" autoplay="false" muted="muted" volume="0"><source src="assets/video/wm15rfpLoop.webm" type="video/webm" responsive-src="assets/img/rubik_responsive.jpg"><source src="assets/video/wm15rfpLoop.mp4" type="video/mp4">Video not supported</video></div>
+
                           
+
                            <a href="" data-scroll="true" data-id="#project" class="scroll-arrow hidden-xs hidden-sm">
+
                                <i class="fa fa-angle-down"></i>
+
                            </a>
+
                        </div>
+
                   
+
                        <div class="section section-we-are-2">
+
 
                         <A NAME="whatis">
 
                         <A NAME="whatis">
 
                             <div class="text-area">
 
                             <div class="text-area">
Line 137: Line 150:
 
                                             <div class="title">
 
                                             <div class="title">
  
                                                 <h2>What is noise?</h2>
+
                                                 <p class="h2WM">What is noise?</p>
<!--                                                <div class="separator-container">
+
                                                    <div class="separator line-separator">✻</div>
+
                                                </div>-->
+
 
                                             </div>
 
                                             </div>
 
                                         </div>
 
                                         </div>
 
                                         <div class="col-md-7 col-md-offset-1">
 
                                         <div class="col-md-7 col-md-offset-1">
 
                                             <div class="description">
 
                                             <div class="description">
                                                 <p>Transcriptional noise is blah blah blah.
+
                                                 <p>Cellular processes occur in a highly dynamic fashion. The variations resulting from the constantly shifting environmental context of the cell, as well as the inherent unpredictability that arises from the microscale kinetics of biomolecular reactions, compound together to ensure that the behavior of a cell can never truly be deterministic.  
                                                <p>Project description button here
+
 
 
                                                 </p>
 
                                                 </p>
                                            </div>
+
</div>
                                        </div>
+
</div>
                                    </div>
+
<div class = "description">
                                </div>
+
<p>
                            </div>
+
<a href=""></a>The transcription of a gene is an example of such a process-- in prokaryotes, both the time between and the amount of mRNAs produced in each of the bursts of transcription are, though they are constrained by natural laws and limits, nonetheless random values. This inability to predict with complete accuracy and precision, regardless of the amount of information that an observer has about the cell and its environment, confers a level of irreducible variability on transcription.</p><p>
                            <div class="parallax full-image pattern-image">
+
 
                                <img alt="..." class="parallax-img" src="assets/img/wm15titlebg.jpg">
+
This variability, also commonly referred to as stochasticity or noise, in gene expression can be split into two components: extrinsic and intrinsic noise. Extrinsic factors, like differing RNA polymerase concentrations and nucleotide availability, affect transcription equally within the cell, regardless of what cis-regulatory elements drive transcription of the genes in question. Intrinsic properties, like DNA-protein binding kinetics, are promoter-specific contributions to noise.</p><p>
                            </div>
+
 
                        </div>
+
For a synthetic biologist designing a genetic network, it is critical to understand the level of noise present in the network’s components. On one hand, a high level of noise in a component could make the network more unstable, and hence less effective or even unsafe. On the other hand, noise in the network could be harnessed to occasionally cross otherwise energetically unfavorable thresholds and hence open up new possibilities for network functionality and applications. Either way, as the frontier of synthetic biology moves towards ever more complex and intricate networks, it is clearly not sustainable to remain ignorant of the level of noise intrinsic to each component part of a synthesized construct.</p><p>
                   
+
 
 +
Despite the extensive characterization of the average strength of the promoters available on the Biobrick registry, very few have information pertaining to the variability in their expression. Our project aims to tease apart the extrinsic and intrinsic components of gene expression noise, and characterize the noise inherent to commonly used promoters in synthetic biology.</p><p>
 +
 +
Original work done by Michael Elowitz investigated stochasticity in gene expression at the single cell level using a dual-reporter fluorescent system [1]. In this method two constructs are created that both drive expression of a fluorescent protein using the same promoter, RBS, and terminator. One of these reporter constructs uses YFP and the other CFP.  This dual reporter system is what allows the investigator to differentiate between the extrinsic factors of noise, which should affect both constructs equally, and the intrinsic factors, which will result in a difference in the ratio of CFP: YFP fluorescence. These constructs are then <a href= "https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Protocols:Integration">integrated into specific sites on the genome</a> and the fluorescence output measured using fluorescent imaging. </p> <p>
 +
<div><p><IMG SRC="https://static.igem.org/mediawiki/2015/e/ed/WmRaserHoriz.jpeg"></p><p>(ABOVE) Panel A shows an example of intrinsic and extrinsic noise; both the ratio of the fluorescence of the two reporters (intrinsic) and the absolute fluorescence of the two reporters (extrinsic) changes. Panel B shows an example of extrinsic noise only; the ratio of the fluorescence of the two reporters stays constant while the absolute fluorescence changes [2].</p></div></p>
 +
 
 +
<div><p>Once individual cell measurements have been taken for both CFP and YFP expression using confocal microscopy, <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary/Measurement">the intrinsic noise measurements can be calculated and further analyzed</a>.</p></div>
 +
 
 +
<div><p style="float: right;"><IMG SRC="https://static.igem.org/mediawiki/2015/9/97/WMdCasDiag.jpeg" width=600px></p><p>
 +
(RIGHT) Schematic of dCas9/CRISPR system. gRNAs targeting the promoter region of the gene of interest will guide dCas9 binding. Bound dCas9 sterically hinders RNAP and transcription factors from binding and promoting transcription [3].</p>
 +
<p>In addition to characterizing the noise of promoters in iGEM, we contributed additional tools for manipulating their expression. CRISPR/Cas9 has been used extensively in synthetic biology, both inside and out of iGEM. In particular, new functionalizations of the Cas9 protein that remove its catalytic nuclease domain while retaining its DNA-binding activity have allowed for novel methods in molecular biology. This catalytically inactive variant of Cas9, known as dCas9, can be used to repress gene expression by targeting the promoter region of a gene of interest. This repression is mediated by the CRISPR/Cas9 complex binding to the promoter region and can block RNAP binding or prevent transcriptional elongation. All of our gRNAs prevent RNAP binding and initiation of transcription.</p></div></p>
 +
 
 +
<div><p>We created a codon-optimized dCas9 variant for expression in E. coli  that, when used with an appropriate gRNA, reduced observed gene expression by 97%. In addition to making both a dCas9 coding region (BBa_K1795000), and a dCas9 operon for constitutive expression (BBa_K1795001), we also contribute 12 gRNAs that target commonly used promoters in iGEM, and a scrambled gRNA to be used as a negative control.</p>
 +
 +
<p>We believe that our contributions to iGEM 2015 will not only open the door for more noise-related iGEM projects in the future, but will allow for more sophisticated synthetic gene regulatory network design both through the additional promoter characterization we have performed and the availability of new negative regulators of gene expression.</p>
 +
 
 +
</div>
 +
 
 +
<div>
 +
 
 +
<p>References:</p>
  
                   
+
<p>1: Elowitz, Michael B., et al. "Stochastic gene expression in a single cell." Science 297.5584 (2002): 1183-1186.</p>
                        <!-- Section "Our Projects" example 2: 3 Columns Full Width -->
+
 
                        <div class="section section-we-made-1 section-with-hover" id="projects1">
+
<p>2: Raser, Jonathan M., and Erin K. O'Shea. "Noise in gene expression: origins, consequences, and control." Science 309.5743 (2005): 2010-2013.
                            <div class="text-area">
+
</p>
                                <div class="title">
+
 
                                    <h2>Our Parts</h2>
+
<p>3: Qi, Lei S., et al. "Repurposing CRISPR as an RNA-guided platform for sequence-specific control of gene expression." Cell 152.5 (2013): 1173-1183. </p>
<!--                                    <div class="separator-container">
+
                </div>
                                        <div class="separator line-separator">✻</div>
+
            </div>
                                    </div>-->
+
        </div>
                                    <p>a lil summary of the different parts we wanna submit</p>
+
    </div>
                                </div>
+
</div>
                            </div>
+
 
                            <div class="row" id="projectsLine1">
+
    </body>
                                <div class="col-md-4">
+
                                    <div class="project">
+
                                        <img alt="..." src="assets/img/wm15integration.jpg">
+
                                        <a class="over-area color-green" href="javascript:void(0)" onclick="rubik.showModal(this)" data-target="project_1">
+
                                            <div class="content">
+
                                                <h4>Integrator Suites</h4>
+
                                                <p>Click for details.</p>
+
                                            </div>
+
                                        </a>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="col-md-4">
+
                                    <div class="project">
+
                                        <img alt="..." src="assets/img/wm15antibiotic.jpg">
+
                                        <a class="over-area color-black" href="javascript:void(0)" onclick="rubik.showModal(this)" data-target="project_2">
+
                                            <div class="content">
+
                                                <h4>Antibiotic Operons</h4>
+
                                                <p>Click for details.</p>
+
                                            </div>
+
                                        </a>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="col-md-4">
+
                                    <div class="project">
+
                                        <img alt="..." src="assets/img/wm15repression.jpg">                                   
+
                                        <a class="over-area color-blue " href="javascript:void(0)" onclick="rubik.showModal(this)" data-target="project_2">
+
                                            <div class="content">
+
                                                <h4>dCas9s</h4>
+
                                                <p>Click for details.</p>
+
                                            </div>
+
                                        </a>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="col-md-4">
+
                                    <div class="project">
+
                                        <img alt="..." src="assets/img/wm15guide.jpg">
+
                                        <a class="over-area color-purple" href="javascript:void(0)" onclick="rubik.showModal(this)" data-target="project_3">
+
                                            <div class="content">
+
                                                <h4>gRNAs</h4>
+
                                                <p>Click for details.</p>
+
                                            </div>
+
                                        </a>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="col-md-4">
+
                                    <div class="project">
+
                                        <img alt="..." src="assets/img/wm15rfp.jpg">
+
                                        <a class="over-area color-green" href="javascript:void(0)" onclick="rubik.showModal(this)" data-target="project_3">
+
                                            <div class="content">
+
                                                <h4>XFPs under various promoters</h4>
+
                                                <p>Click for details.</p>
+
                                            </div>
+
                                        </a>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="col-md-4">
+
                                    <div class="project">
+
                                        <img alt="..." src="assets/img/wm15noise.jpg">
+
                                        <a class="over-area color-gold" href="#" target="_blank">
+
                                            <div class="content">
+
                                                <h4>G^2</h4>
+
                                                <p>Click for details.</p>
+
                                            </div>
+
                                        </a>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                        <!-- End Section "Our Projects" example 2: 3 Columns Full Width -->
+
                       
+
                    <!-- Section "What We do" example 4: Big Title & 4 columns icons -->
+
                    <div class="section section-we-do-2" id="workflow2">
+
                        <div class="container">
+
                            <div class="row">
+
                                <div class="title add-animation animate">
+
<!--                                    <h5 class="text-gray">Big Title &amp; 4 Columns Icons</h5>-->
+
                                    <h2>Measurement</h2>
+
<!--                                    <div class="separator-container">
+
                                        <div class="separator line-separator">✻</div>
+
                                    </div>-->
+
                                    <p>talk a lil about stuff we measured/math model here. 4 components of math model (each will have an icon: Data, analysis, another model, case study) </p>
+
                                </div>
+
                                <div class="col-md-3">
+
                                    <div class="card animation-1 add-animation animate">
+
                                        <div class="icon">
+
                                            <i class="pe-7s-piggy"></i>
+
                                        </div>
+
                                        <h3>Data</h3>
+
                                        <p>integrated/plasmid</p>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="col-md-3">
+
                                    <div class="card animation-2 add-animation animate">
+
                                        <div class="icon">
+
                                            <i class="pe-7s-headphones"></i>
+
                                        </div>
+
                                        <h3>analysis</h3>
+
                                        <p>parameters and stuff.</p>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="col-md-3">
+
                                    <div class="card animation-3 add-animation animate">
+
                                        <div class="icon">
+
                                            <i class="pe-7s-pen"></i>
+
                                        </div>
+
                                        <h3>Another Model</h3>
+
                                        <p>explain from where</p>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="col-md-3">
+
                                    <div class="card animation-4 add-animation animate">
+
                                        <div class="icon">
+
                                            <i class="pe-7s-plugin"></i>
+
                                        </div>
+
                                        <h3>Case Study</h3>
+
                                        <p>applying our model to someone else's stuff</p>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                    </div>
+
                    <!-- End Section "What We do" example 3: Small Title & 3 columns icons -->
+
                     
+
                        <!-- Section "Clients" example 1: 3 Columns Logos -->
+
                        <div class="section section-clients-1" id="clients1">
+
                            <div class="container">
+
                                <div class="text-area">
+
                                    <div class="title">
+
                                        <h2>Human Practices</h2>
+
<!--                                        <div class="separator-container">
+
                                            <div class="separator line-separator">✻</div>
+
                                        </div>-->
+
                                        <p>3 components to human practices: workshops, curriculum, sharing it. adjust logos to fit</p>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="list-logos">
+
                                    <div class="row">
+
                                        <div class="col-md-4">
+
                                            <div class="logo">
+
                                                <a href="#">
+
                                                <img alt="..." src="assets/img/clients/forbes.svg">
+
                                                <img alt="..." src="assets/img/clients/forbes_h.svg">
+
                                                </a>
+
                                            </div>
+
                                        </div>
+
                                        <div class="col-md-4">
+
                                            <div class="logo">
+
                                                <a href="#">
+
                                                <img alt="..." src="assets/img/clients/intel.svg">
+
                                                <img alt="..." src="assets/img/clients/intel_h.svg">
+
                                                </a>
+
                                            </div>
+
                                        </div>
+
                                        <div class="col-md-4">
+
                                            <div class="logo">
+
                                                <a href="#">
+
                                                <img alt="..." src="assets/img/clients/apple.svg">
+
                                                <img alt="..." src="assets/img/clients/apple_h.svg">
+
                                                </a>
+
                                            </div>
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                        <!-- End Section "Clients" example 1: 3 Columns Logos -->
+
                   
+
                    <!-- Section "Our Projects" example 2: 3 Columns Full Width -->
+
                                            <div class="section section-we-made-1 section-with-hover" id="projects1">
+
                                                <div class="text-area">
+
                                                    <div class="title">
+
                                                        <h2>Collaboration</h2>
+
                    <!--                                    <div class="separator-container">
+
                                                            <div class="separator line-separator">✻</div>
+
                                                        </div>-->
+
                                                        <p>3 parts of collabs</p>
+
                                                    </div>
+
                                                </div>
+
                                                <div class="row" id="projectsLine1">
+
                                                    <div class="col-md-4">
+
                                                        <div class="project">
+
                                                            <img alt="..." src="assets/img/wm15integration.jpg">
+
                                                            <a class="over-area color-green" href="javascript:void(0)" onclick="rubik.showModal(this)" data-target="project_1">
+
                                                                <div class="content">
+
                                                                    <h4>Interlab Study</h4>
+
                                                                    <p>Click for details.</p>
+
                                                                </div>
+
                                                            </a>
+
                                                        </div>
+
                                                    </div>
+
                                                    <div class="col-md-4">
+
                                                        <div class="project">
+
                                                            <img alt="..." src="assets/img/wm15antibiotic.jpg">
+
                                                            <a class="over-area color-black" href="javascript:void(0)" onclick="rubik.showModal(this)" data-target="project_2">
+
                                                                <div class="content">
+
                                                                    <h4>PenPal Program</h4>
+
                                                                    <p>Click for details.</p>
+
                                                                </div>
+
                                                            </a>
+
                                                        </div>
+
                                                    </div>
+
                                                    <div class="col-md-4">
+
                                                        <div class="project">
+
                                                            <img alt="..." src="assets/img/wm15repression.jpg">                                   
+
                                                            <a class="over-area color-blue " href="javascript:void(0)" onclick="rubik.showModal(this)" data-target="project_2">
+
                                                                <div class="content">
+
                                                                    <h4>Imaging</h4>
+
                                                                    <p>Click for details. (stuff w/ other teams goes here)</p>
+
                                                                </div>
+
                                                            </a>
+
                                                        </div>
+
                                                    </div>
+
                                                </div>
+
                                            </div>
+
                                            <!-- End Section "Our Projects" example 2: 3 Columns Full Width -->
+
                   
+
                   
+
                   
+
                        <!-- Section "Team" example 1: Title & Full Image -->
+
                        <div class="section section-team-1" id="team1">
+
                            <div class="container">
+
                                <div class="text-area">
+
                                    <div class="title">
+
                                        <h2>Team</h2>
+
<!--                                        <div class="separator-container">
+
                                            <div class="separator line-separator">✻</div>
+
                                        </div>-->
+
                                        <p>a short blurb about our team here.</p>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                            </div>
+
                            <div class="full-image gradient-image">
+
                                <img alt="..." src="assets/img/wmTeam15a.png">
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                        <!-- End Section "Team" example 1: Description & Full Image -->
+
                   
+
                        <!-- Section "Numbers" example 2: Text & Icons -->
+
                        <div class="section section-numbers-1" id="numbers3">
+
                            <div class="container">
+
                                <div class="text-area">
+
                                    <div class="title">
+
                                        <h2>References</h2>
+
<!--                                      <div class="separator-container">
+
                                            <div class="separator line-separator">✻</div>
+
                                        </div>-->
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                                <div class="clearfix"></div>
+
                                <div class="row">
+
                                <div class="title add-animation animate">
+
                                    <div class="col-md-4">
+
                                        <div class="card">
+
                                            <div class="icon">
+
                                                <i class="pe-7s-users"></i>
+
                                            </div>
+
                                            <h3>Notebook</h3>
+
<!--                                            <h5 class="text-gray">explain</h5>-->
+
<!--                                          <div class="number" id="customersNo">
+
                                                5.382
+
                                            </div>-->
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                    <div class="col-md-4">
+
                                        <div class="card">
+
                                            <div class="icon">
+
                                                <i class="pe-7s-box1"></i>
+
                                            </div>
+
                                            <h3>Safety</h3>
+
<!--                                            <h5 class="text-gray">explain</h5>-->
+
<!--                                            <div class="number" id="projectsNo">
+
                                                26.832
+
                                            </div>-->
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                    <div class="col-md-4">
+
                                        <div class="card">
+
                                            <div class="icon">
+
                                                <i class="pe-7s-global"></i>
+
                                            </div>
+
                                            <h3>Attributions</h3>
+
<!--                                            <h5 class="text-gray">explain</h5>-->
+
<!--                                            <div class="number" id="citiesNo">
+
                                                278
+
                                            </div>-->
+
                                        </div>
+
                                    </div>
+
                                </div>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                        </div>
+
                        <!-- End Section "Numbers" example 2: Text & Image -->
+
                   
+
                   
+
 
                         <footer class="footer footer-color-black" data-color="black">
 
                         <footer class="footer footer-color-black" data-color="black">
 
                             <div class="container">
 
                             <div class="container">
Line 471: Line 207:
 
                                     <ul>
 
                                     <ul>
 
                                         <li>
 
                                         <li>
                                             <a href="#">
+
                                             <a href="https://2015.igem.org/Team:William_and_Mary">
 
                                                 Home
 
                                                 Home
 
                                             </a>
 
                                             </a>
 
                                         </li>
 
                                         </li>
 
                                         <li>
 
                                         <li>
                                             <a href="#">
+
                                             <a href="mailto:igem@wm.edu">
 
                                                 Contact
 
                                                 Contact
                                            </a>
 
                                        </li>
 
                                        <li>
 
                                            <a href="#">
 
                                              Blog
 
 
                                             </a>
 
                                             </a>
 
                                         </li>
 
                                         </li>
Line 488: Line 219:
 
                                 </nav>
 
                                 </nav>
 
                                 <div class="social-area pull-right">                 
 
                                 <div class="social-area pull-right">                 
                                     <a class="btn btn-social btn-facebook btn-simple">
+
                                     <a href="https://www.facebook.com/wmigem2015">
 
                                         <i class="fa fa-facebook-square"></i>
 
                                         <i class="fa fa-facebook-square"></i>
 
                                     </a>
 
                                     </a>
                                     <a class="btn btn-social btn-twitter btn-simple">
+
                                     <a href="https://twitter.com/wmigem">
 
                                         <i class="fa fa-twitter"></i>
 
                                         <i class="fa fa-twitter"></i>
 
                                     </a>
 
                                     </a>
Line 499: Line 230:
 
                                 </div>
 
                                 </div>
 
                             </div>
 
                             </div>
                         </footer>
+
                         </footer>  
                   
+
         </div>                 
         </div>
+
               
       
+
       
+
       
+
       
+
       
+
       
+
        <!--  Here are the examples of the content for each project that is viewed inside of the page. You can create how many projects you want if you set the specific #id     
+
        -->
+
       
+
        <div class="project-content" id="project_1">
+
          <div>
+
            <div class="project-details">
+
              <span class="icon-close"><i class="pe-7s-close-circle"></i></span>
+
              <div class="container">
+
                 <div class="project-title">
+
                    <h5>Project Content<span>.</span></h5>
+
                    <h2>Example No.1</h2>
+
                    <div class="separator-container">
+
                      <div class="separator line-separator">✻</div>
+
                    </div>
+
                </div>
+
                <div class="row">
+
                  <div class="col-md-4">
+
                    <div class="project-text">
+
                      <p><span>Detail</span>1</p>
+
                      <p><span>Detail</span>2</p>
+
                      <p><span>Detail</span>3</p>
+
                      <p><span>Detail</span>4</p>
+
                      <br>
+
                      <p>Not him old music think his found enjoy merry. Listening acuteness dependent at or an. Apartments thoroughly unsatiable terminated sex how themselves. She are ten hours wrong walls stand early. Domestic perceive on an ladyship extended received do. Why jennings our whatever his learning gay perceive. Is against no he without subject. Bed connection unreserved preference partiality not unaffected. Years merit trees so think in hoped we as.</p>
+
                      <p>Improved own provided blessing may peculiar domestic. Sight house has sex never. No visited raising gravity outward subject my cottage mr be. Hold do at tore in park feet near my case. Invitation at understood occasional sentiments insipidity inhabiting in. Off melancholy alteration principles old. Is do speedily kindness properly oh. Respect article painted cottage he is offices parlors. </p>
+
                    </div>
+
                  </div>
+
                  <div class="col-md-8">
+
                    <div class="row">
+
                        <div class="col-md-6">
+
                            <div class="project-image">
+
                              <img alt="..." src="assets/img/rubik_background2.jpg"/>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                        <div class="col-md-6">
+
                            <div class="project-image">
+
                              <img alt="..." src="assets/img/rubik_background2.jpg"/>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                          <div class="col-md-6">
+
                            <div class="project-image">
+
                              <img alt="..." src="assets/img/rubik_background2.jpg"/>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                        <div class="col-md-6">
+
                            <div class="project-image">
+
                              <img alt="..." src="assets/img/rubik_background2.jpg"/>
+
                            </div>
+
                        </div>
+
                    </div>
+
                  </div>
+
                </div>
+
              </div>
+
            </div>
+
          </div>
+
        </div>
+
  
        <div class="project-content" id="project_2">
 
          <div>
 
            <div class="project-details">
 
              <span class="icon-close"><i class="pe-7s-close-circle"></i></span>
 
              <div class="container">
 
                <div class="project-title">
 
                  <h2>Example No.2</h2>
 
                  <div class="separator-container">
 
                      <div class="separator line-separator">✻</div>
 
                    </div>
 
                    <p>We've been working with Kingsman Studios and we are proud that they enjoy our results.</p>
 
                </div>
 
                <div class="row">
 
                  <div class="col-md-10 col-md-offset-1">
 
                    <div class="article">
 
                      <div class="project-image">
 
                        <img alt="..." src="assets/img/rubik_background2.jpg"/>
 
                      </div>
 
                      <div class="project-text">
 
                          <h3>Turnip greens yarrow ricebean rutabaga endive cauliflower sea lettuce<span>.</span></h3>
 
                          <p>Not him old music think his found enjoy merry. Listening acuteness dependent at or an. Apartments thoroughly unsatiable terminated sex how themselves. She are ten hours wrong walls stand early. Domestic perceive on an ladyship extended received do. Why jennings our whatever his learning gay perceive. Is against no he without subject. Bed connection unreserved preference partiality not unaffected. Years merit trees so think in hoped we as.</p>
 
                      <p>Improved own provided blessing may peculiar domestic. Sight house has sex never. No visited raising gravity outward subject my cottage mr be. Hold do at tore in park feet near my case. Invitation at understood occasional sentiments insipidity inhabiting in. Off melancholy alteration principles old. Is do speedily kindness properly oh. Respect article painted cottage he is offices parlors<span>.</span></p>
 
                      </div>
 
                    </div>
 
                  </div>
 
                </div>
 
              </div>
 
            </div>
 
          </div>
 
        </div>
 
 
        <div class="project-content" id="project_3">
 
          <div>
 
            <div class="project-details">
 
              <span class="icon-close"><i class="pe-7s-close-circle"></i></span>
 
              <div class="container">
 
                <div class="project-title">
 
                  <h5 >Project Content</h5>
 
                    <h2>Example No.3</h2>
 
                    <div class="separator-container">
 
                      <div class="separator line-separator">✻</div>
 
                    </div>
 
                </div>
 
                <div class="product">
 
                  <div class="row">
 
                    <div class="col-md-4">
 
                      <div class="project-text text-right">
 
                          <p>Pencil’s certified Bluetooth Smart wireless delivers a fast, stable connection with industry-leading power conservation</p>
 
                          <p>Each Pencil is milled from a single, solid piece of material. Graphite brushed aluminum model shown.</p>
 
                      </div>
 
                    </div>
 
                    <div class="col-md-4">
 
                        <div class="project-image">
 
                          <img alt="..." src="assets/img/rubik_background3.png"/>
 
                        </div>
 
                    </div>
 
                    <div class="col-md-4">
 
                      <div class="project-text">
 
                          <p>Pencil’s certified Bluetooth Smart wireless delivers a fast, stable connection with industry-leading power conservation</p>
 
                          <p>Each Pencil is milled from a single, solid piece of material. Graphite brushed aluminum model shown.</p>
 
                        </div>
 
                    </div>
 
                  </div>
 
                </div>
 
              </div>
 
            </div>
 
          </div>
 
        </div>
 
       
 
        <div class="body-layer"></div>
 
    </body>
 
 
      
 
      
 
      
 
      
 +
 
      
 
      
    <!--  core js files    -->
+
     <script type="text/javascript" src="https://2015.igem.org/Template:William_and_Mary/jquery1112minJS?
     <script src="assets/js/jquery-1.11.2.min.js" type="text/javascript"></script>
+
action=raw&ctype=text/javascript"></script>
    <script src="assets/js/bootstrap.js" type="text/javascript"></script>
+
   
     <script type="text/javascript" src="assets/js/gsdk-bootstrapswitch.js"></script>
+
     <script type="text/javascript" src="https://2015.igem.org/Template:William_and_Mary/bootstrapJS?
    <script type="text/javascript" src="assets/js/jquery.bxslider.js"></script>
+
action=raw&ctype=text/javascript"></script>
 +
 
  
    <!--  file for adding vertical points where we activate the elements animation  -->
+
     <script type="text/javascript" src="https://2015.igem.org/Template:William_and_Mary/jquerywaypointsminJS?
     <script type="text/javascript" src="assets/js/jquery.waypoints.min.js"></script>
+
action=raw&ctype=text/javascript"></script>
  
    <!--  js library for devices recognition -->
+
     <script type="text/javascript" src="http://presentation.paperplane.io/assets/js/modernizr.js"></script>
     <script type="text/javascript" src="assets/js/modernizr.js"></script>
+
  
    <!--  script for google maps  -->
+
     <script type="text/javascript" src="https://2015.igem.org/Template:William_and_Mary/rubickJS?
     <script type="text/javascript" src="https://maps.googleapis.com/maps/api/js?sensor=false"></script>
+
action=raw&ctype=text/javascript"></script>
 
+
    <!--  file where we handle all the script from the Rubik page  -->
+
    <script type="text/javascript" src="assets/js/rubick.js"></script>
+
   
+
 
</html>
 
</html>

Latest revision as of 04:40, 21 November 2015

NOISE - W&M iGEM

What is noise?

Cellular processes occur in a highly dynamic fashion. The variations resulting from the constantly shifting environmental context of the cell, as well as the inherent unpredictability that arises from the microscale kinetics of biomolecular reactions, compound together to ensure that the behavior of a cell can never truly be deterministic.

The transcription of a gene is an example of such a process-- in prokaryotes, both the time between and the amount of mRNAs produced in each of the bursts of transcription are, though they are constrained by natural laws and limits, nonetheless random values. This inability to predict with complete accuracy and precision, regardless of the amount of information that an observer has about the cell and its environment, confers a level of irreducible variability on transcription.

This variability, also commonly referred to as stochasticity or noise, in gene expression can be split into two components: extrinsic and intrinsic noise. Extrinsic factors, like differing RNA polymerase concentrations and nucleotide availability, affect transcription equally within the cell, regardless of what cis-regulatory elements drive transcription of the genes in question. Intrinsic properties, like DNA-protein binding kinetics, are promoter-specific contributions to noise.

For a synthetic biologist designing a genetic network, it is critical to understand the level of noise present in the network’s components. On one hand, a high level of noise in a component could make the network more unstable, and hence less effective or even unsafe. On the other hand, noise in the network could be harnessed to occasionally cross otherwise energetically unfavorable thresholds and hence open up new possibilities for network functionality and applications. Either way, as the frontier of synthetic biology moves towards ever more complex and intricate networks, it is clearly not sustainable to remain ignorant of the level of noise intrinsic to each component part of a synthesized construct.

Despite the extensive characterization of the average strength of the promoters available on the Biobrick registry, very few have information pertaining to the variability in their expression. Our project aims to tease apart the extrinsic and intrinsic components of gene expression noise, and characterize the noise inherent to commonly used promoters in synthetic biology.

Original work done by Michael Elowitz investigated stochasticity in gene expression at the single cell level using a dual-reporter fluorescent system [1]. In this method two constructs are created that both drive expression of a fluorescent protein using the same promoter, RBS, and terminator. One of these reporter constructs uses YFP and the other CFP. This dual reporter system is what allows the investigator to differentiate between the extrinsic factors of noise, which should affect both constructs equally, and the intrinsic factors, which will result in a difference in the ratio of CFP: YFP fluorescence. These constructs are then integrated into specific sites on the genome and the fluorescence output measured using fluorescent imaging.

(ABOVE) Panel A shows an example of intrinsic and extrinsic noise; both the ratio of the fluorescence of the two reporters (intrinsic) and the absolute fluorescence of the two reporters (extrinsic) changes. Panel B shows an example of extrinsic noise only; the ratio of the fluorescence of the two reporters stays constant while the absolute fluorescence changes [2].

Once individual cell measurements have been taken for both CFP and YFP expression using confocal microscopy, the intrinsic noise measurements can be calculated and further analyzed.

(RIGHT) Schematic of dCas9/CRISPR system. gRNAs targeting the promoter region of the gene of interest will guide dCas9 binding. Bound dCas9 sterically hinders RNAP and transcription factors from binding and promoting transcription [3].

In addition to characterizing the noise of promoters in iGEM, we contributed additional tools for manipulating their expression. CRISPR/Cas9 has been used extensively in synthetic biology, both inside and out of iGEM. In particular, new functionalizations of the Cas9 protein that remove its catalytic nuclease domain while retaining its DNA-binding activity have allowed for novel methods in molecular biology. This catalytically inactive variant of Cas9, known as dCas9, can be used to repress gene expression by targeting the promoter region of a gene of interest. This repression is mediated by the CRISPR/Cas9 complex binding to the promoter region and can block RNAP binding or prevent transcriptional elongation. All of our gRNAs prevent RNAP binding and initiation of transcription.

We created a codon-optimized dCas9 variant for expression in E. coli that, when used with an appropriate gRNA, reduced observed gene expression by 97%. In addition to making both a dCas9 coding region (BBa_K1795000), and a dCas9 operon for constitutive expression (BBa_K1795001), we also contribute 12 gRNAs that target commonly used promoters in iGEM, and a scrambled gRNA to be used as a negative control.

We believe that our contributions to iGEM 2015 will not only open the door for more noise-related iGEM projects in the future, but will allow for more sophisticated synthetic gene regulatory network design both through the additional promoter characterization we have performed and the availability of new negative regulators of gene expression.

References:

1: Elowitz, Michael B., et al. "Stochastic gene expression in a single cell." Science 297.5584 (2002): 1183-1186.

2: Raser, Jonathan M., and Erin K. O'Shea. "Noise in gene expression: origins, consequences, and control." Science 309.5743 (2005): 2010-2013.

3: Qi, Lei S., et al. "Repurposing CRISPR as an RNA-guided platform for sequence-specific control of gene expression." Cell 152.5 (2013): 1173-1183.