真实序列对转录因子在 DNA 上搜索动力学的影响

近期实验表明，转录因子（TF）在活细菌细胞中确实利用易化扩散机制来定位其在 DNA 上的靶序列：TF 在沿 DNA 滑动与通过细胞质的重定位事件之间交替进行。基于具有快速滑动搜索态和实现靶标检测的识别态的双态 TF 模型，我们通过模拟和理论分析研究了一段常见大肠杆菌菌株 DNA 大片段序列上的 TF 滑动运动。对于在从 DNA 上解离之前检测到靶标的概率，TF 搜索时间自洽地高度依赖于基因组片段中是否存在辅助操纵子（一段与主操纵子相似的可及序列）。重要的是，在我们的模型中，搜索态与识别态之间的相互转换速率对底层核苷酸序列的依赖程度是可变的。适度的依赖性能最大化区分主操纵子与相似序列的能力。此外，这些辅助操纵子可作为与主操纵子进行 DNA 环化的起点，产生跨越数个数量级的靶标检测时间谱。研究表明，辅助操纵子充当了漏斗，促进 TF 检测靶标。