转录因子竞争对占据率与亲和力关系的影响

转录因子 (TFs) 是结合到 DNA 特定位点并调节基因活性的蛋白质。识别 TF 分子的结合位置及其在靶位点的停留时间，对于理解转录调控至关重要。通常假设 TF 与 DNA 的结合自由能（即位点亲和力）与 TF 保持结合的时间量（即位点占据率）高度相关。然而，仅凭结合能不足以推断实际的结合位点占据率。亲和力预测的占据率与观测占据率之间的这种不匹配可能由多种因素引起，例如 TF 丰度、TF 之间的竞争或 DNA 上位点的排列。我们研究了一组结合位点的 TF 亲和力与其占据率之间的关系。特别是，我们考虑了大肠杆菌 (E.coli) 中的 lac 阻遏蛋白 (lacI) 的情况，并在不同 lacI 丰度与导致大分子拥挤的 TF 竞争的多种组合下，对 DNA 上的 TF 动力学进行了随机模拟。结果表明，对于中等和高亲和力位点，除非 lacI 丰度显著增加或使用了低信息含量的位置权重矩阵 (PWM)，否则 TF 竞争在基因组占据率中不起显著作用。尽管如此，对于中等和低亲和力位点，TF 丰度（无论是 lacI 还是其他分子）的增加会导致多个位点的占据率上升。