小RNA驱动的前馈环路：通过sRNA介导的串扰精细调控蛋白质合成

在细菌调控网络中，小非编码RNA（sRNA）常与多种mRNA相互作用。mRNA对同一sRNA池的结合竞争可能导致mRNA间的串扰。这类似于竞争性内源RNA（ceRNA）效应，其中真核生物中结合同一miRNA池的竞争导致miRNA介导的串扰，从而产生微妙而复杂的基因调控并稳定基因表达。我们研究了一种sRNA驱动的前馈环路（sFFL），其中顶层调控因子sRNA（RprA）直接翻译激活靶蛋白（RicI），并通过上调其转录激活因子（RpoS/sigma^s）间接激活。我们表明，两种mRNA物种间的sRNA介导串扰在RpoS-mRNA低合成速率下导致最大靶蛋白合成。这表明在有效利用RpoS-mRNA（其通常与细胞内多种其他应激反应活动相关）的情况下，存在最优靶蛋白合成的可能性。由于基因表达因相关分子相互作用的概率性质而固有随机，我们接下来使用基于生成函数的方法和随机模拟量化靶蛋白水平的波动。提供浓度波动度量的变异系数在对应最优靶蛋白合成的条件下呈现最小值。这促使我们得出结论：在sFFL中，串扰导致最优靶蛋白合成，且噪声最小并有效利用RpoS-mRNA。