蛋白质网络中广义变构效应产生的阈值、长延迟与稳定性

翻译后修饰调节蛋白质功能并调控决定细胞如何响应环境信号的生化网络的集体动力学。例如，蛋白质磷酸化和亚硝基化众所周知在激活与死亡信号的细胞内转导中起关键作用。一个蛋白质可具有多个位点，化学基团可在磷酸化或亚硝基化等过程中可逆附着。这些过程的微观描述必须考虑潜在反应的内在概率性质。我们将组合考量应用于标准酶动力学，由此将变构调节蛋白质功能的传统模型的简化版本扩展到动态 regime。我们将一个通用修饰链连接至下游Michaelis-Menten酶反应，并数值证明这解释了酶转化底物中的阈值和长时间延迟。所提机制稳定且鲁棒，且修饰位点数量越多，稳定性越强。我们表明，高数量的修饰位点将快速反应转变为慢速过程，且减慢依赖于位点数量并可能跨越多个数量级；以此方式，蛋白质的多位点修饰作为一种一般机制脱颖而出，允许信息从酶反应的极短时间尺度（毫秒）转移到细胞响应的长时间尺度（小时）。