障碍物对具有 DNA 成环的多位点蛋白质靶标搜索的影响

许多基本生物过程由称为突触小体(synaptosomes)的蛋白质-DNA 复合物调控，其具有多个相互作用位点。尽管突触小体至关重要，其形成机制仍不甚明了。由于参与蛋白的多位点特性，人们普遍认为它们在 DNA 上搜索特定位点的过程涉及 DNA 环的形成与断裂以及在成环构型中的滑动。现实中，活细胞中的 DNA 被其他生物分子密集覆盖，可能干扰突触小体的形成。本工作中，我们发展了理论方法以评估当 DNA 环形成与成环构型滑动均可能时障碍物在多位点蛋白质靶标搜索中的作用。我们的理论方法基于离散状态随机模型的分析，采用主方程方法与大量计算机模拟。研究发现，当 DNA 环长寿命时障碍物减缓系统搜索动力学，而对于短寿命 DNA 环该效应极小。此外，靶标与障碍物的相对位置强烈影响靶标搜索动力学。进而，障碍物的存在可能增加系统中的噪声。这些观察借助物理化学论证予以讨论。我们的理论方法阐明了具有多个相互作用位点的蛋白质-DNA 复合物的形成分子机制。