三态模型中转录因子对DNA启动子的搜索

为确保基因快速激活，转录因子（Transcription Factors, TF）利用一种称为促进扩散的机制来寻找其DNA启动子位点。本文分析了这样一个过程：TF在三维扩散和一维扩散之间交替进行。在一维扩散（TF结合于DNA）中，TF进一步在由与DNA骨架相互作用主导的快速易位状态和与DNA碱基对相互作用为主的缓慢检查状态之间切换。我们推导出了平均搜索时间的新公式，并表明与单一滑动状态的情况相比，该搜索更快且对结合能涨落更不敏感。我们发现，对于最优搜索，结合在DNA上的时间相对于在细胞核内的三维扩散时间更长，这与最近的实验数据一致。我们的结果进一步表明，通过磷酸化或甲基化修饰TF或DNA来改变切换，可以有效调控转录。