通过蛋白质降解中的协同稳定性实现温度补偿

温度补偿是昼夜节律振荡器的一个显著特性，表明振荡器系统的周期对温度变化不敏感；然而，其潜在机制尚不清楚。我们研究了蛋白质二聚化和蛋白质降解中的协同稳定性对两个振荡器温度补偿能力的影响。此处，协同稳定性意味着高阶寡聚体比其单体对应物更稳定。振荡器的周期受动态系统参数的影响，而这些参数又受温度影响。我们采用 Repressilator 和 Atkinson 振荡器来分析其周期的温度敏感性。采用相位敏感性分析来评估不同模型因参数扰动引起的周期变化。此外，我们利用其他研究提供的实验数据来确定合理的参数温度敏感性范围。随后，我们将线性规划方法应用于振荡系统，以分析蛋白质二聚化和协同稳定性对其周期温度敏感性的影响，这反映了昼夜节律中的温度补偿能力。我们的研究解释了生物钟的温度补偿机制。与无二聚体的数学模型和蛋白质降解的线性模型相比，我们的理论结果表明，由协同稳定性引起的非线性蛋白质降解更有利于实现生物钟的温度补偿。