动力学校对与热力学不确定性的极限
生物物理
2020-09-01 v4 分子网络
摘要
为减轻细胞异质噪声环境引起的错误，其主要信息通道与生成网络利用了动力学校对（KPR）机制。在此，我们考察了两个被广泛研究的 KPR 回路：T7 DNA 聚合酶的 DNA 复制与大肠杆菌核糖体的翻译。利用实验数据，我们根据新近发现的热力学不确定性关系（TUR）所设定的基本界限，分析了这两个重要系统的性能；该关系在期望输出的精度与所需能量耗散之间施加了固有的权衡。我们表明，DNA 聚合酶运行接近 TUR 下界，而核糖体运行距该界限约 5 倍之远。这一差异源于聚合酶增强的结合判别能力，使其能有效地作为一个优先形成正确产物的简化反应循环运行。我们表明，接近此极限还将热力学不确定性因子与速度和错误解耦，从而放宽了系统的精度-速度权衡。总之，我们的结果表明，在接近此简化循环极限运行不仅最小化热力学不确定性，还导致 KPR 回路的整体性能增强。
引用
@article{arxiv.1911.04673,
title = {Kinetic Proofreading and the Limits of Thermodynamic Uncertainty},
author = {William D. Piñeros and Tsvi Tlusty},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.04673},
year = {2020}
}
备注
Main text: 9 pages, 6 figures. 2 tables; no supplementary information