连接基因表达随机模型中蛋白质和mRNA爆发分布
生物物理
2015-05-27 v1
摘要
基因表达的内在随机性可导致基因相同的细胞在蛋白质水平上产生巨大变异。这种蛋白质水平的变异可能源于mRNA的稀疏合成，进而引发蛋白质表达的爆发。蛋白质表达以爆发形式发生已在实验中得到证实，近期研究也发现了转录爆发（即mRNA以爆发形式产生）的证据。鉴于存在不同的实验技术来量化基因表达不同阶段的噪声，推导连接不同层次实验观测结果的分析结果具有重要意义。在本工作中，我们考虑了mRNA和蛋白质生产以独立爆发方式发生的基因表达随机模型。对于此类模型，我们推导了连接蛋白质和mRNA爆发分布的分析表达式，展示了如何从蛋白质爆发分布推断mRNA爆发分布的函数形式。此外，如果基因表达受到抑制，使得观察到的蛋白质爆发仅来自单个mRNA，我们展示了如何利用蛋白质爆发分布（抑制和未抑制）的观测结果来完全确定mRNA爆发分布。假设单个爆发贡献独立，我们推导了连接爆发和稳态蛋白质分布均值与方差的分析表达式。最后，我们通过考虑一个涉及小RNA调控蛋白质爆发的特定反应方案，验证了我们的通用分析结果。对于一系列参数，我们推导了受调控蛋白质分布的分析表达式，并通过随机模拟进行了验证。因此，本工作获得的分析结果可为关注基因表达随机性的广泛研究提供有用输入。
引用
@article{arxiv.1102.4576,
title = {Connecting protein and mRNA burst distributions for stochastic models of gene expression},
author = {Vlad Elgart and Tao Jia and Andrew T. Fenley and Rahul V. Kulkarni},
journal= {arXiv preprint arXiv:1102.4576},
year = {2015}
}