第二信使信号中的最优频率：量化Pseudomonas aeruginosa中cAMP信息传输

细菌第二信使物质对于传递环境信息至细胞响应至关重要，但其信息传输容量的量化仍具有挑战。本文通过靶向基因敲除、光遗传学和荧光cAMP探针，在Pseudomonas aeruginosa中构建一个孤立的cAMP信使通路。该设计允许对cAMP动力学进行精确的光学控制和实时监测。通过将实验数据与信息论集成，我们揭示了光介导的cAMP信使信号的最优频率，可实现约40比特/小时的信息传输，该速率与cAMP降解动力学密切相关，并采用两种状态编码方案。我们的发现表明，通过时序编码第二信使信号可实现对多个基因的精细调控，为细菌适应性策略提供了新见解。该方法为量化细胞信使系统的信息处理提供了框架。