蛋白质-DNA相互作用的动力学：序列依赖性势能中的辅助靶标定位
生物大分子
2007-05-23 v2 无序系统与神经网络
生物物理
摘要
蛋白质对DNA上特定位点的识别与结合是转录、复制和重组等许多细胞功能的核心。在识别过程中，蛋白质在长DNA分子上快速搜索其特定位点，然后强力结合该位点。在此，我们旨在寻找一种能够同时提供快速搜索（1-10秒）和特异性蛋白质-DNA复合物高稳定性（ M）的机制。早期研究表明，快速搜索涉及蛋白质沿DNA的滑动。这里我们将滑动视为在序列依赖的粗糙能量景观中的一维（1D）扩散。我们证明，尽管景观粗糙，但如果一维滑动伴随三维扩散，仍可实现快速搜索。我们估算了实现快速搜索所需的特异性和非特异性DNA结合能范围，并提出了可以检验我们机制的实验。我们表明，最佳搜索要求蛋白质一半时间沿DNA滑动，一半时间在三维空间中扩散。我们还发现，矛盾的是，现实中的能量函数无法为刚性蛋白质同时提供快速搜索和强结合。为了调和这两个基本要求，我们提出了一种搜索-折叠机制，该机制涉及蛋白质结合与部分蛋白质折叠的耦合。所提出的机制对于在其他蛋白质和核小体存在下的搜索、多种蛋白质同时搜索等具有重要的生物学意义。该机制也为解释蛋白质-DNA相互作用的实验和结构数据提供了新的框架。
引用
@article{arxiv.q-bio/0402005,
title = {Kinetics of protein-DNA interaction: facilitated target location in sequence-dependent potential},
author = {Michael Slutsky and Leonid A. Mirny},
journal= {arXiv preprint arXiv:q-bio/0402005},
year = {2007}
}