具有双种类GTP酶开关的信号传导回路的稳定性分析
摘要：GTP酶是分子开关，调节细胞的许多生物过程，如细胞器的生成、位置、形状和信号转导。这些酶通过在活跃的（“ON”）鸟苷三磷酸（GTP）结合态和非活跃的（“OFF”）鸟苷二磷酸（GDP）结合态之间切换来发挥作用，这种切换由鸟苷酸交换因子（GEFs）和GTP酶激活蛋白（GAPs）调节。在这里，我们解析了在多细胞有机体的真核细胞中专门组装的单体（m）和三体（t）GTP酶之间的网络模体。为此，我们建立了一个常微分方程系统，其中这两类GTP酶通过前馈和反馈回路在模体中的ON/OFF状态之间相互关联。我们提供了系统稳态的公式，并进行了局部稳定性分析，以研究不同GTP酶开关之间的连接在其中的作用。从活跃的mGTP酶到tGTP酶的GEF的前馈足以提供两个局部稳定的状态：其中一种状态是mGTP酶的活跃/非活跃形式可以解释为浓度低，另一种状态是m-和tGTP酶的浓度都很高。当从tGTP酶的GEF到mGTP酶的GAP添加了一个反馈回路到前馈系统中时，出现了另外两个局部稳定的状态，其中tGTP酶被失活并被解释为具有低活性的tGTP酶浓度。最后，加入了第二个反馈回路，从活跃的tGTP酶到mGTP酶的GAP，产生了一系列由非活跃tGTP酶浓度参数化的稳态。我们的发现揭示了这两个不同GTP酶模体的耦合可以极大地改变它们的稳态行为，并揭示了这种耦合如何影响真核细胞中的信息处理。
作者：Lucas M. Stolerman, Pradipta Ghosh and Padmini Rangamani
论文ID：2009.08356
分类：Subcellular Processes
分类简称：q-bio.SC
提交时间：2020-09-18