通过翻译调控扩展转录因子作用的动态范围

基因表达调控中的一个关键步骤是转录因子（TF）蛋白与 DNA 上调控位点的结合。但转录因子在纳摩尔浓度下发挥作用，这些分子随机到达其结合位点所产生的噪声会严重限制调控的精度。最近关于调控网络中信息流优化的研究表明，浓度动态范围的低端根本不可及，被这种噪声的影响所淹没。受同源域蛋白行为的启发，例如果蝇胚胎中的母源形态发生素 Bicoid，我们提出了一种方案，其中转录因子也充当间接的翻译调控因子，结合到其他转录因子的 mRNA 上。直观地说，每个 mRNA 分子充当 TF 浓度的独立传感器，对这些多个传感器进行平均可降低噪声。我们分析了通过这种新方案的信息流，并确定了它优于直接转录调控的条件。我们的结果表明，同源域蛋白的双重角色不仅仅是一个历史偶然，而是基因表达调控中一个关键物理问题的解决方案。