多位点磷酸化促进精准的昼夜节律

摘要：

昼夜节律是内源性的自主节律,对生物体适应自然界昼夜变化有重要作用.粗糙脉孢菌的昼夜节律现象明显,核心负反馈结构清晰,是理想的模式生物.WCC(White Collar Complex)蛋白的可逆磷酸化和核心的FRQ(Frequency)-WCC负反馈是产生鲁棒昼夜节律的重要条件,但WCC多位点磷酸化对昼夜节律的影响仍不很清楚.为此,构建最简单的三节点模型,用Hill函数刻画WCC的磷酸化速率(希尔系数为n1),模型能重复生物钟振荡的一般特性,如振幅、周期和相位等.未磷酸化的WCC浓度呈方波振荡,对FRQ的改变非常敏感,表现出零级超敏特性.增加n1对振荡的振幅与周期影响不大,但增强了超灵敏度,提高了振荡对噪声的鲁棒性,即有效减少振幅与周期的波动,抑制相位漂移,但多位点磷酸化会增加系统的能耗.模拟结果提示,系统可以在能耗与抑制波动之间做出平衡.本研究进一步揭示了 WCC磷酸化对昼夜节律的调控,加深了对动力学和功能之间联系的了解.

关键词：昼夜节律、多位点磷酸化、超灵敏度、鲁棒性

所属期刊栏目：58

分类号：Q615(理论生物物理学)

资助基金：国家自然科学基金11874209

在线出版日期：2023-05-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：998-1004