负自调控控制受限基因表达反应中的尺寸标度

通过转录-翻译进行的基因表达是维持生物系统的最基本反应，而诸如此类复杂反应发生在活细胞的小隔室中。越来越多的证据表明，物理效应（如分子拥挤或转录翻译机器的排除体积效应）会影响反应产物的产量。另一方面，在mRNA合成过程中控制基因表达的转录反馈也是调节细胞中蛋白质合成的重要机制。然而，空间约束的排除体积效应对反馈调控的影响尚不清楚。在此，我们利用理论模型研究受限效应对基因表达反应的转录自调控反馈的影响。分子与膜界面之间的排除体积效应抑制了小细胞尺寸隔室中的基因表达。我们发现，转录步骤的负反馈调控缓解了这种尺寸诱导的基因抑制，并改变了基因表达水平对隔室体积的标度关系，趋近于无空间位阻效应的常规标度关系。这种常规尺寸标度的恢复在正反馈调控中并未出现，表明负自调控反馈对于在异质细胞群体中维持反应产物不随隔室大小变化而恒定至关重要。