通过减慢翻译速率避免核糖体种群灭亡，维持慢生长时的稳定分配
其他定量生物学
2025-03-18 v2 生物物理
摘要
为了使核糖体细胞种群翻倍，需分配一部分活跃核糖体用于合成核糖体蛋白。随后，这些核糖体蛋白进入核糖体自装配过程，合成新的核糖体，形成众所周知的核糖体自自我循环。若忽略核糖体寿命及自装配过程的持续时间，则所有细胞生物量的翻倍速率可等同于分配给合成必需核糖体蛋白的核糖体比例乘以其合成速率。然而，核糖体具有有限寿命，装配过程亦有限时长。此外，核糖体数量随慢生长速率而降低。核糖体的有限寿命及其数量的下降，构成了仅通过控制分配给合成更多核糖体蛋白的核糖体数量来维持慢生长的挑战。当分配给每个核糖体 mRNA 的必需核糖体蛋白数量约为1时，新核糖体生产率的波动将增加，导致实际生产率可能低于核糖体死亡速率的潜在风险。因此，在此条件下，核糖体种群灭亡的风险显著。为缓解此风险，本文建议将核糖体翻译速率作为另一控制参数，以实现较大核糖体池以维持慢生长速率。我们阐明了在恶劣环境下 E. coli 和 C. Glutamicum 中观察到的翻译速率降低现象，探讨其他缓解策略，并提出本模型的可检验预测。
引用
@article{arxiv.2503.07837,
title = {Slowing translation to avoid ribosome population extinction and maintain stable allocation at slow growth rates},
author = {Dotan Goberman and Anjan Roy and Rami Pugatch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.07837},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 3 figures (a few typos corrected)