Dessalles, Renaud
[VerfasserIn]
;
Université Paris-Saclay (ComUE)
[MitwirkendeR];
Robert, Philippe
[MitwirkendeR];
Fromion, Vincent
[MitwirkendeR]
Stochastic models for protein production : the impact of autoregulation, cell cycle and protein production interactions on gene expression ; Modèles stochastiques pour la production des protéines : l'impact de l'autorégulation, du cycle cellulaire et des intéractions entre les productions de protéines sur l'expression génétique
Titel:
Stochastic models for protein production : the impact of autoregulation, cell cycle and protein production interactions on gene expression ; Modèles stochastiques pour la production des protéines : l'impact de l'autorégulation, du cycle cellulaire et des intéractions entre les productions de protéines sur l'expression génétique
Anmerkungen:
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Beschreibung:
Le mécanisme de production des protéines, qui monopolise la majorité des ressources d'une bactérie, est hautement stochastique: chaque réaction biochimique qui y participe est due à des collisions aléatoires entre molécules, potentiellement présentes en petites quantités. La bonne compréhension de l'expression génétique nécessite donc de recourir à des modèles stochastiques qui sont à même de caractériser les différentes origines de la variabilité dans la production ainsi que les dispositifs biologiques permettant éventuellement de la contrôler.Dans ce contexte, nous avons analysé la variabilité d'une protéine produite avec un mécanisme d'autorégulation négatif: c'est-à-dire dans le cas où la protéine est un répresseur pour son propre gène. Le but est de clarifier l'effet de l'autorégulation sur la variance du nombre de protéines exprimées. Pour une même production moyenne de protéine, nous avons cherché à comparer la variance à l'équilibre d'une protéine produite avec le mécanisme d'autorégulation et celle produite en « boucle ouverte ». En étudiant un modèle limite, avec une mise à l'échelle (scaling), nous avons pu faire une telle comparaison de manière analytique. Il apparaît que l'autorégulation réduit effectivement la variance, mais cela reste néanmoins limité : un résultat asymptotique montre que la variance ne pourra pas être réduite de plus de 50%. L'effet sur la variance à l'équilibre étant modéré, nous avons cherché un autre effet possible de l'autorégulation: nous avons observé que la vitesse de convergence à l'équilibre est plus rapide dans le cadre d'un modèle avec autorégulation.Les modèles classiques de production des protéines considèrent un volume constant, sans phénomènes de division ou de réplication du gène, avec des ARN-polymérases et les ribosomes en concentrations constantes. Pourtant, les variation au cours du cycle de chacune de ces quantités a été proposée dans la littérature comme participant à la variabilité des protéines. Nous proposons une série de modèles de complexité croissante ...