离散基因复制事件驱动细胞周期与昼夜节律钟之间的耦合
分子网络
2016-04-12 v1
摘要
许多生物同时拥有控制 DNA 复制的细胞周期和用以预期昼夜变化的昼夜节律钟。在某些情况下，已知这两个节律系统通过特定的交叉调控相互作用而耦合。在此，我们通过数学建模表明，此外，细胞周期通常以非特异的方式影响昼夜节律钟：细胞周期中 DNA 复制引起的基因拷贝数的规律性离散跳跃导致对昼夜节律钟的周期性驱动，这可剧烈改变其行为并损害其功能。基于负转录反馈的时钟要么与细胞周期相位锁定，从而时钟周期追踪细胞分裂时间，要么表现出不稳定行为。我们认为蓝细菌 Synechococcus elongatus 进化出了两个特征来保护其时钟免受此类干扰，二者均为使其完全与细胞周期隔离并具备所观测到的鲁棒性所必需：一个基于磷酸化的蛋白质修饰振荡器，及其伴随的、主要响应不同磷酸化形式比例的推-挽读出电路，使时钟较不易受蛋白质合成扰动的影响；以及同一条染色体存在多个异步复制的拷贝，减弱了复制任一单拷贝基因的影响。
引用
@article{arxiv.1510.05850,
title = {Discrete gene replication events drive coupling between the cell cycle and circadian clocks},
author = {Joris Paijmans and Mark Bosman and Pieter Rein ten Wolde and David K. Lubensky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.05850},
year = {2016}
}
备注
21 pages, 5 figures