非特异性转录因子结合降低了转录因子和靶蛋白表达的变异性

转录因子（TFs）在细胞内与 DNA 上的大量结合位点及伴侣蛋白相互作用。我们研究了与这些诱饵结合位点的非特异性结合/解离如何影响由随机基因表达引起的 TF 拷贝数随机波动的幅度和时间尺度。我们构建了一个包含诱饵位点相互作用的 TF 基因表达随机模型。通过在生理相关假设下解析求解化学主方程，推导出了总（结合和未结合）及游离（未结合）TF 水平的分布。我们的结果表明，增加诱饵结合位点的数量可显著降低游离 TF 拷贝数的随机性。TF 自相关函数显示，根据模型参数的不同，诱饵位点既可以增强也可以缩短 TF 波动的时间尺度。为了理解 TF 丰度中的噪声如何向下游传播，我们在模型中纳入了一个 TF 靶基因。有趣的是，我们发现对于线性 TF-靶蛋白剂量反应，即使是在诱饵位点增强 TF 自相关时间的机制下，随着诱饵位点的增加，靶基因表达的噪声也会降低。此外，对于非线性剂量反应，会出现反直觉的噪声传递现象。总之，我们的研究强调了诱饵结合位点通过分子隔离在调节单细胞水平上 TF 和靶蛋白随机动力学中的关键作用。