拥挤条件下细丝轨道上的一阶通过过程：优化拥挤环境中对目标的扩散搜索

若干重要生物过程由蛋白质与 DNA 上特定位点的结合所启动。称为转录因子(TF)的蛋白质用于在 DNA 上搜索其特定结合位点的策略已被研究数十年。近来，诸如 DNA 结合蛋白之类的障碍物对 TF 搜索的影响已开始受到关注。RNA 聚合酶(RNAP)马达在称为转录的基因组过程中沿 DNA 的一段集体移动。此 RNAP 交通必然影响 TF 搜索其结合位点时对同一 DNA 片段的扩散扫描。受此现象启发，我们在此发展一个动力学模型，其中代表 TF 的“粒子”在一维格点上搜索特定位点。在同一格点上，另一类各代表一个 RNAP 的粒子从左向右跳跃，恰如完全不对称简单排他过程(TASEP)那样，该过程禁止任何位点被多于一个粒子同时占据，不论其身份。尽管允许 TF 附着到或从任何格点脱离，RNAP 仅能附着到左边缘的第一个位点并从格点右边缘的最后一个位点脱离。我们将搜索表述为{\it 一阶通过}过程；从明确定义的初始状态出发，{\it 首次}到达目标位点所需时间为搜索时间。通过近似解析计算和蒙特卡洛(MC)计算机模拟，我们计算平均搜索时间。我们表明 RNAP 交通将 TF 的扩散运动整流向布朗棘轮，且成功搜索的平均时间甚至可短于无 RNAP 交通时所需的时间。此外，我们表明存在一个对应于最短平均搜索时间的最优脱离速率。