在核糖体流动模型中最大化蛋白质翻译速率：均匀情况
摘要：基因翻译是细胞内大分子(称为核糖体)将mRNA链中的遗传信息解码为相应的蛋白质的过程。基因翻译包括几个步骤。在延长步骤中，核糖体按顺序沿着mRNA链移动，并将氨基酸按相应的顺序连接在一起以产生蛋白质。 同质核糖体流模型(HRFM)是基于恒定延长速率假设的确定性计算模型，用于描述翻译延长过程。 HRFM由一组n个一阶非线性常微分方程描述，其中n表示mRNA链上的位点数。 HRFM还包括两个正参数：核糖体起始速率和（恒定的）延长速率。在本文中，我们证明了HRFM中稳态翻译速率是其参数的凹函数。这意味着确定最大化翻译速率的参数值的问题相对简单。我们的结果可能有助于更好地理解翻译延长的机制和进化。我们通过使用理论结果估计小鼠胚胎干细胞中的起始速率来证明这一点。基本假设是进化对翻译机制进行了优化。 对于无穷维HRFM，我们得到了确定起始速率和过渡速率以最大化蛋白质翻译速率的闭合形式解。我们证明这些表达式对于n维HRFM的最优值来说，在n相对较小的情况下已经提供了良好的近似。这些结果可能在合成生物学中具有应用，其中一个重要问题是重新设计基因组系统以最大化蛋白质产量速率。
作者：Yoram Zarai and Michael Margaliot and Tamir Tuller
论文ID：1407.0207
分类：Genomics
分类简称：q-bio.GN
提交时间：2014-07-02