通过转录重新起始控制基因表达中的噪声

基因表达是一个随机或有噪声的过程。该过程由若干随机事件组成，其中RNAP（RNA聚合酶）的转录重新起始是重要事件之一。RNAP分子只有在启动子被转录因子激活后才能结合基因。若干转录因子结合启动子使基因处于活跃状态。随着结合的转录因子离开启动子，基因转为失活状态。在基因活跃期内，许多RNAP分子转录该基因以合成mRNA。RNAP与基因活跃态的结合事件是概率性过程，因此会在mRNA和蛋白质水平引入噪声或涨落。本文中，我们解析地计算了mRNA和蛋白质水平的Fano因子，并精确给出了考虑基因转录过程中RNAP结合事件的mRNA数目概率分布。解析计算的蛋白质Fano因子表达式与实验结果高度吻合。随后我们表明，由于RNAP的转录重新起始，mRNA水平的Fano因子可呈亚泊松分布，且可在不增加Fano因子的情况下提高平均mRNA水平。我们的研究表明，在保持mRNA水平固定的情况下也可降低Fano因子。我们发现转录重新起始可作为一种精细调控过程，调节细胞内的mRNA/蛋白质水平。