源于蛋白质修饰与转录-翻译循环耦合的鲁棒昼夜节律钟
分子网络
2012-02-16 v1
摘要
蓝细菌 Synechococcus elongatus 利用蛋白质磷酸化循环和转录-翻译循环来产生对生化噪声高度鲁棒的昼夜节律。我们使用随机模拟来分析这些循环如何相互作用，从而在生长和分裂的细胞中产生稳定的节律。我们发现，当蛋白质周转率较低时，蛋白质磷酸化循环本身是鲁棒的。然而，对于高衰减或稀释率（以及补偿性的合成率），基于磷酸化的振荡器会失去其完整性。因此，当生长率及相应的蛋白质稀释率足够高时，仅靠磷酸化循环无法产生昼夜节律；实际上，当细胞倍增时间降至24小时节律钟周期以下时，纯粹的翻译后时钟会停止正常运作。在较高的生长率下，转录-翻译循环对于产生鲁棒的昼夜节律变得必不可少。有趣的是，虽然在较高生长率下转录-翻译循环是维持磷酸化循环所必需的，但在较低的蛋白质衰减或稀释率下，磷酸化循环可以显著增强转录-翻译循环的鲁棒性。因此，我们的分析预测，在全部生长条件范围内，这两个循环都是产生鲁棒昼夜节律所必需的。
引用
@article{arxiv.1004.2821,
title = {Robust circadian clocks from coupled protein modification and transcription-translation cycles},
author = {David Zwicker and David K. Lubensky and Pieter Rein ten Wolde},
journal= {arXiv preprint arXiv:1004.2821},
year = {2012}
}
备注
main text: 7 pages including 5 figures, supplementary information: 13 pages including 9 figures