×

原核生物核糖体丰度的控制。 (英语) Zbl 07761537号

摘要:细胞生长是任何单细胞生物的基本表型,它关键取决于对蛋白质合成的精确控制。我们构建了一个调节核糖体丰度的反馈机制模型大肠杆菌是一种典型的原核生物。由于核糖体需要产生更多的核糖体,该模型包括一个以控制细胞生长为中心的正反馈回路。我们对模型的分析表明,在所有23个参数中,只有两个共存的平衡态。这排除了滞后现象的存在,表明核糖体丰度随参数不断变化。这些状态通过跨临界分岔联系在一起,我们提供了允许任一状态的参数的解析公式。

MSC公司:

92C40型 生物化学、分子生物学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] CC布特;Crosson,S.,《细菌生活方式决定了严格反应激活的调控》,《微生物趋势》,21,4,174-180(2013)·doi:10.1016/j.tim.2013.01.002
[2] 加利福尼亚州布雷克利;罗马诺,MC;Thiel,M.,《资源有限的排除过程中的慢速站点》,Phys Rev E,82(2010)·doi:10.1103/PhysRevE.82.051920
[3] Bremer H,Dennis PP(1996)生长速率对细胞化学成分和其他参数的调节。收录:Neidhardt EA(ed)大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌:细胞和分子生物学。第97章
[4] Buckstein,M。;He,J。;Rubin,H.,《核苷酸库作为大肠杆菌生理状态功能的表征》,细菌杂志,190,2718-726(2008)·doi:10.1128/JB.01020-07
[5] 陈,S。;斯珀林,E。;西尔弗曼,J。;Davis,J。;Williamson,J.,使用脉冲标记和定量质谱法测量大肠杆菌核糖体生物生成动力学,Mol Biosyst,83325-3334(2012)·doi:10.1039/c2mb25310k
[6] Chen H,Shiroguchi K,Ge H,Xie X(2015)大肠杆菌中mRNA降解和转录延伸的全基因组研究。分子系统生物学11(781)
[7] 康登,C。;法语,S。;斯奎尔斯,C。;Squires,CL,大肠杆菌中功能核糖体RNA操纵子的耗尽导致剩余完整拷贝的表达增加,EMBO J,12,11,4305-4315(1993)·doi:10.1002/j.1460-2075.1993.tb06115.x
[8] 康登,C。;Liveris,D。;斯奎尔斯,C。;施瓦茨,I。;Squires,CL,rRNA操纵子在大肠杆菌中的多重性和rrn失活的生理意义,细菌杂志,177,14,4152-4156(1995)·doi:10.1128/jb.177.14452-4156.1995年
[9] Davis,L。;Gedeon,T。;杰迪恩。;Thorenson,J.,生物聚合过程的交通流模型,数学生物学杂志(2013)·兹比尔1286.35161 ·doi:10.1007/s00285-013-0651-0
[10] Davis J,Willamson J(2017)细菌核糖体生物生成的结构和动力学。菲洛斯Trans B 372(20160181)
[11] Elf J,Ehrenberg M(2005),在氨基酸的速率限制供应下,大肠杆菌中氨酰-tRNA池的近临界行为。《生物物理学杂志》88(1):132-146(2005)。doi:10.1529/biophysj.104.051383
[12] 德国之声埃里克森;辛克,SJ;Patsalo,V。;威廉姆森,JR;格兰德,美国。;Hwa,T.,《控制大肠杆菌生长转化动力学的全球资源分配策略》,《自然》,551,7678,119-123(2017)·doi:10.1038/nature24299
[13] Gaal,T。;Bartlett,理学硕士;罗斯·W。;特恩堡,CL;Gourse,RL,《通过启动NTP浓度进行转录调控:细菌中rRNA合成》,《科学》,278,5346,2092-2097(1997)·doi:10.1126/science.278.5346.2092
[14] 盖尔,E。;Epps,H.,《生长期间培养基pH值对细菌(大肠杆菌和溶藻微球菌)酶活性的影响以及所产生变化的生物学意义》,《生物化学杂志》,36,7-9,600-618(1942)·doi:10.1042/bj0360600
[15] Gallant,J。;Margasin,G。;Finch,B.,关于大肠杆菌中ppGpp的周转,生物化学杂志,247,19,6055-6058(1972)·doi:10.1016/S0021-9258(19)44762-5
[16] AJF格里菲斯;西伯利亚州盖尔巴特;JH米勒;Lewontin,RC,现代遗传分析(1999),纽约:W.H.Freeman and Co.,纽约
[17] Gyorfy Z、Draskovits G、Vernyik V、Blattner FF、Gaal T、Posfai G(2015)大肠杆菌的工程核糖体RNA操纵子拷贝数变体揭示了形成rRNA操纵符数的进化权衡。核酸研究
[18] Hauriliuk,V。;阿特金森,GC;KS村上;Tenson,T。;Gerdes,K.,《关于(p)ppGpp在细菌生理学中作用的最新功能见解》,Nat Rev Microbiol,13298-309(2015)·doi:10.1038/nrmicro3448网址
[19] Keener,J。;Sneyd,J.,《数学生理学I:细胞生理学》(2008),纽约州纽约市:纽约州纽约州斯普林格·Zbl 1273.92017年
[20] Klumpp,S。;Hwa,T.,核糖体RNA转录中的随机性和交通堵塞:终止和反终止的有趣作用,PNAS,105,47,18159-164(2008)·doi:10.1073/pnas.0806084105
[21] Lindahl,L.,大肠杆菌核糖体体内组装的中间体和时间动力学,分子生物学杂志,92,15-37(1975)·doi:10.1016/0022-2836(75)90089-3
[22] Michaelis,L。;Menten,M.,Die kinetik der invertinwirkung,Biochem Z,49,333-369(1913年)
[23] Mier-y-Teran-R,L。;Silber,M。;Hatzimanakatis,V.,模板生物聚合过程中延迟的起源,《公共科学图书馆-计算生物学》,6,4,1000726(2010)·doi:10.1371/journal.pcbi.1000726
[24] 米洛·R。;Phillips,R.,《数字生物学》(2016),《加兰科学:泰勒与弗朗西斯有限责任公司》,纽约,加兰科学
[25] Molenaar,D。;范·贝洛,R。;de Ridder,D。;Teusink,B.,《增长战略的转变反映了细胞经济学的权衡》,Mol Syst Biol,5323(2009)·doi:10.1038/msb2009.82
[26] 莫兰,美国。;菲利普斯,R。;Milo,R.,《快照:生物学中的关键数字》,《细胞》,1411262-1262(2010)·doi:10.1016/j.cell.2010.06.019
[27] 默里,HD;施耐德,DA;Gourse,RL,小分子对rRNA表达的控制是动态和非冗余的,Mol Cell,12,1,125-134(2003)·doi:10.1016/S1097-2765(03)00266-1
[28] BJ保罗;罗斯·W。;Gaal,T。;Gourse,RL,rRNA在大肠杆菌中的转录,《基因年鉴》,38,1,749-770(2004)·doi:10.1146/annurev.genet.38.072902.091347
[29] BJ保罗;巴克,MM;罗斯·W。;施耐德,DA;韦布,C。;福斯特,JW;Gourse,RL,DksA:转录起始机制的关键组成部分,可通过ppGpp和起始NTP增强rRNA启动子的调节,Cell,118,3,311-322(2004)·doi:10.1016/j.cell.2004.07.009
[30] 鲁维尼,S。;埃伦伯格,M。;Paulsson,J.,核糖体优化用于自动催化生产,《自然》,547,293-297(2017)·doi:10.1038/nature22998
[31] 罗斯,W。;Sanchez-Vazquez,P。;陈,A。;Lee,J-H;布尔戈斯,H。;Gourse,R.,ppGpp与RNAP-DksA接口的一个位点结合,解释了其在严格应答期间对转录启动的显著影响,Mol Cell,62,6,811-823(2016)·doi:10.1016/j.molcel.2016.04.029
[32] Ross W,Vrentas C,Sanchez-Vazquez P,Gaal T,Gourse R(2013)《神奇的地方:大肠杆菌RNA聚合酶上负责调节转录起始的ppGpp结合位点》。分子细胞50(3):420-429。doi:10.1016/j.molcel.2013.03.021
[33] 斯科特,M。;冈德森,CW;Mateescu,EM;张,Z。;Hwa,T.,细胞生长和基因表达的相互依赖性:起源和后果,《科学》,330,6007,1099-1102(2010)·doi:10.1126/science.1192588
[34] 斯科特,M。;Klumpp,S。;Mateescu,E。;Hwa,T.,《核糖体合成优化调控中稳健生长规律的出现》,分子系统生物学,10,8,747(2014)·doi:10.15252/msb.20145379
[35] Shaw,K.,原核生物中的负转录调节,Nat Educe,1,1,122(2008)
[36] Siwiak,M。;Zielenkiewicz,P.,Transimulation-蛋白质生物合成网络服务,PLoS ONE,8,9,73943(2013)·doi:10.1371/journal.pone.0073943
[37] Srivatsan,A。;Wang,JD,通过(p)ppGpp控制细菌转录、翻译和复制,Curr Opin Microbiol,11,100-15(2008)·doi:10.1016/j.mib.2008.02.001
[38] 特拉克斯勒,MF;VM扎卡里亚;马夸特,S。;萨默斯,SM;Nguyen,H-T;斯塔克,东南部;Conway,T.,在大肠杆菌中通过ppGpp分配基因诱导控制的从盛宴到饥荒梯度的离散校准调节回路,微生物分子生物学,79,4830-845(2011)·doi:10.1111/j.1365-2958.2010.07498.x
[39] 韦伊,AY;Oyarzún,DA;Danos,V。;Swain,PS,《细胞权衡、基因表达和生长之间的机械联系》,《国家科学院学报》,112,9,1038-1047(2015)·doi:10.1073/pnas.1416533112
[40] 惠特福德,P。;Geggier,P。;奥特曼,R。;布兰查德,S。;Onuchic,J。;Sanbonmatsu,K.,氨基酰-tRNA调节到核糖体涉及沿着多条路径的可逆偏移,RNA,161196-1204(2010)·doi:10.1261/rna.2035410
[41] 袁杰。;福勒,W。;Kimball,E.,大肠杆菌中氮同化的动力学通量分析,《国家化学生物学》,2529-530(2006)·doi:10.1038/nchembio816
[42] Zampieri M,Hörl M,Hotz F等(2019)大肠杆菌中氨基酸和葡萄糖分解代谢协调的调节机制。国家公社10(3354)。doi:10.1038/s41467-019-11331-5
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。