ABSTRACT Levande celler kan betraktas som bullriga eller stokastiska biokemiska reaktorer. I eukaryotiska celler, i vilka antalet protein- eller mRNA-molekyler är relativt stort, har de stokastiska effekterna främst sitt ursprung i regleringen av genaktiviteten. Transkriptionsaktivitet av en gen kan initieras av transaktivatormolekyler som binder till den specifika regulatoriska platsen(er) i målgenen. Den stokasticitet av aktivator bindning och dissociation amplifieras av transkription och översättning, eftersom målgen aktivering resulterar i en explosion av mRNAs molekyler, och varje kopia av mRNA då fungerar som en mall för talrika proteinmolekyler. I den här artikeln omformulerar vi vår modell av NF-kB regleringsmodul för att analysera en enda cell reglering. Vanliga differentialekvationer, som används för beskrivning av snabba reaktionskanaler av processer som involverar ett stort antal molekyler, kombineras med en stokastisk switch för att redogöra för aktiviteten hos de involverade generna. Stochasticiteten i gen transkription orsakar simulerade celler att uppvisa stor variation. Dessutom beter sig ingen av dem som en vanlig cell. Även om de genomsnittliga mRNA- och proteinnivåerna förblir konstanta före tumörnekrosfaktor (TNF) stimulering, och stabiliseras efter en förlängd TNF-stimulering, i en enda cell svänger dessa nivåer stokastiskt i frånvaro av TNF och fortsätter att pendla under den förlängda TNF-stimuleringen. Emellertid, i en kort period av ;90 min, de flesta celler synkroniseras med TNF-signalen, och uppvisar liknande kinetik. Vi tror att denna synkronisering är avgörande för rätt aktivering av tidiga gener som kontrollerar inflammation. Våra teoretiska förutsägelser av singelcellskinetik stöds av nyligen genomförda experimentella studier av oscillationer i NF-kB-signalering som görs på enskilda celler.
En hybrid variant av Lipniacki modellen föreslås av samma författare i REF: vanliga differentialekvationer, som används för att beskriva snabba reaktionskanaler av processer som involverar ett stort antal molekyler, kombineras med en stokastisk switch för att redogöra för aktiviteten av de berörda generna.
Stochastic regulation in early immune response
{'venue': 'BIOPHYS J', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Biology', 'Medicine']}