在不断变化的环境中，浓度感知的物理极限
摘要：细胞通过使用特定的受体感知配体浓度来适应不断变化的环境。感知的准确性最终受到有限数量与受体结合的配体分子的限制。先前关于感知准确性的物理限制假设浓度是恒定的，并忽略了其时间波动。我们将在强烈波动的环境中的浓度感知问题形式化为一个非线性场论问题，并找到了一个优秀的近似高斯解。我们得到了一个新的物理界，它与通常的Berg和Purcell界相比，相对误差变量$c$的大小为$(Dac au)^{-1/4}$，其中配体扩散率$D$，受体截面积$a$，和特征波动时间标度$ au$，对于完美感浓度的受体在时间$T$内，其界为$(DacT)^{-1/2}$。我们展示了如何通过受体下游一个简单的生化网络，使信号传导的动力学适应根号函数的感知浓度，从而实现该限界。
作者：Thierry Mora, Ilya Nemenman
论文ID：1908.04057
分类：Subcellular Processes
分类简称：q-bio.SC
提交时间：2019-11-13