激酶激活的磷酸化-去磷酸化循环的信息论分析
亚细胞过程
2012-09-13 v1 统计力学
生物物理
摘要
信号转导，即生物细胞内的信息处理机制，由生化反应网络执行。驱动生化反应的动力学可从非平衡统计物理的角度进行研究。此类系统也可借助 Shannon 信息论进行研究。在此次对细胞信号转导基本单元（模块）——磷酸化-去磷酸化循环（PdPC）和鸟苷三磷酸酶（GTPase）的研究中，我们结合了这两种视角。我们证明，当且仅当生化系统的自由能耗散为零时，信道容量为零。事实上，我们观察到信道容量与自由能耗散之间存在正相关。从信息论的角度来看，由多步 PdPC 组成的线性信号级联可作为分布式“多级码”。随着级联中步数的增加，系统以信道容量换取代码复杂度。我们的分析表明，虽然静态码可以基于分子结构，但生化通信信道必须存在能量耗散。
引用
@article{arxiv.1112.4589,
title = {An Information Theoretical Analysis of Kinase Activated Phosphorylation Dephosphorylation Cycle},
author = {Hong Qian and Sumit Roy},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.4589},
year = {2012}
}
备注
17 pages, 7 figures