细胞中定性不同的信号传导：振幅与频率编码的信息图景

细胞持续感知其周围环境以检测变化并产生响应。胞外浓度的变化常常启动信号级联反应，最终导致基因表达的改变。不断增强的刺激强度可以编码为通路中介物逐渐增加的浓度振幅或逐渐增加的激活频率。本文中，我们展示了振幅编码和频率编码映射环境变化的不同方式赋予了细胞定性不同的信息传递能力。振幅编码对于有限范围的刺激强度是最优的，而频率编码可以在更宽的范围内以同等的可靠性传递信息。这两种策略之间的定性差异源于频率编码中第一个转导步骤的尺度不变区分能力。在某些细胞类型中，两种策略看似冗余的组合可能服务于扩大可被可靠区分的刺激强度范围这一目的。本文讨论了酵母中这一机制的一个可能实例。