弱转录因子在结合位点处的聚集可促进从分子信号到信息的传递
生物物理
2026-01-09 v2 亚细胞过程
摘要
转录因子浓度为细胞提供信号，使其能够调节基因表达以做出正确的细胞命运决策。关于基因调控中信噪比上限的计算表明，转录因子的聚集或协同结合会降低结合位点的信噪比。然而，转录因子分子在结合位点传感器周围频繁观察到聚集。我们发展两种互补模型，用于研究在结合位点传感器处的转录因子聚集，这允许我们研究从信号（形态原 Bicoid）到与发展相关的可变量（即未来细胞命运）的信息传递。我们发现，弱的协同性或聚集可允许实现关于相关变量的最大信息传递，尤其是关于该相关变量。测量时间尺度对于预测最佳聚集强度至关重要：对于短暂的测量，聚集允许实现开关的实现；而对于长期测量，弱聚集允许传感器访问由非线性信号提供的发展信息。最后，我们发现聚集不仅有助于关于相关变量的信息最大化，还允许结合位点传感器实现与相关优化目标相关的优化界限（信息瓶颈）的最优性。虽然测量时间限制了可访问的情形区域，但聚集与结合能变化结合位点沿最佳界限移动，以及趋向于在获取关于信号信息与获取相关信息之间的最佳权衡。
引用
@article{arxiv.2505.07641,
title = {Weak transcription factor clustering at binding sites can facilitate information transfer from molecular signals},
author = {Tamara Mijatović and Aimée R. Kok and Merlijn Brüggen and Jos W. Zwanikken and Marianne Bauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.07641},
year = {2026}
}