双向排斥流的确定性数学模型与Langmuir动力学
摘要：生物颗粒在许多重要的细胞过程中移动，包括mRNA翻译、基因转录、磷酸转移和细胞内运输。这些颗粒的运动可以建模为沿有序位点的一维移动。生物颗粒（例如核糖体、RNA聚合酶、磷酸基团、马达蛋白）有体积，不能相互穿越。在某些情况下，沿轨道的运动有一个优先方向，但一般来说，运动可以是双向的，并且颗粒可以附着或解离轨道的各个区域（例如核糖体在达到终止密码子之前可能会从mRNA分子上脱落）。我们推导出一个新的确定性数学模型，用于描述这种输运现象，可以看作是机械统计学中一个重要模型的动态均场近似，这个模型被称为具有Langmuir动力学的非对称简单排斥过程（ASEP）。利用单调动力系统和收缩理论的工具，我们证明了该模型存在唯一的全局渐近稳定平衡。这意味着沿着晶格的所有位点的占用将收敛到一个稳态值，该值取决于参数而不取决于初始条件。我们还展示了该模型对于分析核糖体脱落在mRNA翻译中的影响的应用。或许可以期望从堵塞的位点脱落可以通过减少堵塞来增加总流量。我们的结果表明，这个观点是错误的。脱落对流量有重要影响，但总是导致稳态蛋白质产量的降低。
作者：Yoram Zarai and Michael Margaliot and Tamir Tuller
论文ID：1609.05676
分类：Subcellular Processes
分类简称：q-bio.SC
提交时间：2017-11-01