具有构象变化的转录因子搜索的促进扩散框架
摘要：特定基因的快速激活或抑制通常需要转录因子（TFs）快速在大型基因组中找到这些基因的启动子，转录因子通过在DNA上进行大量扩散和滑动之间的交替来寻找其DNA启动子靶标，这种机制被称为促进扩散。我们研究了一个包含三种搜索模式切换的促进扩散框架：一个大量模式和两种通过两种蛋白质构象之间的构象变化触发的滑动模式。在一种构象中（搜索模式），TF与DNA骨架非特异地相互作用，导致快速滑动。在另一种构象（识别模式）中，它与DNA碱基对特异而强烈地相互作用，导致缓慢位移。从大量模式开始，一个TF与DNA在与上一次分离点相关的随机位置结合，这隐含地是DNA结构的一个函数。靶亲和力取决于构象。我们推导出准确的平均首次通过时间（MFPT）以结合到启动子以及到达启动子位点时在脱离之前结合的条件概率的表达式。我们系统地探索参数空间并比较各种搜索方案。我们将我们的结果与大肠杆菌中二聚体Lac抑制剂搜索的实验数据进行了比较。我们发现，盘旋的DNA构象对于快速MFPT是必不可少的。通过频繁的自发构象变化，即使转录因子由于特定结合而固定在识别状态，也可以实现快速的搜索时间。我们发现，在具有高方差的高斯分布的特定TF-DNA相互作用能量存在的情况下，可以获得与实验数据相兼容的MFPT。
作者：J''er^ome Cartailler and J"urgen Reingruber
论文ID：1507.02452
分类：Subcellular Processes
分类简称：q-bio.SC
提交时间：2015-09-02