串扰和干扰增强信号通路的信息容量

基因调控网络中的一个常见基序是转录因子（TFs）相互调控，然后结合到DNA上的重叠位点，在那里它们相互作用并协同控制靶基因的转录。在这里，我们提出该基序最大化噪声网络中的信息流。由于热涨落和涉及的分子数量少，基因表达本质上是一个有噪声的过程。多个转录因子在重叠结合位点相互作用的一个后果是它们的结合噪声变得相关。利用信息论的概念，我们证明一般来说，如果1）一个输入的噪声与另一个输入的噪声相关，2）输入信号不是独立选择的，那么信号通路传递更多信息。在转录因子的情况下，后一个标准暗示了上游交叉调控。我们针对竞争性转录因子和前馈基因调控模块演示了这些想法，并讨论了对其他信号通路的推广。我们的结果挑战了将生物噪声视为不相关波动的传统方法，并提出了一种系统的方法来理解转录因子交叉调控网络，无论是通过直接测量结合噪声，还是通过重叠结合位点的生物信息学分析。