底物过程性驱动受限膜环境中Ras激活的量化：一种无需正反馈的离散信号传导机制

《npj Systems Biology and Applications》：Mathematical modeling of processive Ras activation by SOS reveals a general mechanism for digital signaling

　　

摘要

细胞如何从连续的生化反应中产生离散的信号输出，是细胞生物学的一个根本问题。利用基于规则的Ras激活模型，我们证明SOS的底物过程性——即单个膜结合SOS分子在解离前能够催化多个Ras分子激活的能力——能够在受限的膜围栏中产生量化的Ras激活，而无需双稳态或正反馈。不同的SOS占据状态各自产生具有特征性的RasGTP水平，形成多峰分布，其峰值可由最小激活剂–靶标框架加以预测。四个无量纲条件决定了峰值出现的位置：激活剂数量少、峰值间距可分辨、时间尺度分离以及催化未饱和。该框架可描述任何底物过程性酶作用于受限靶标池的系统。正反馈可调节峰值权重而不改变峰值位置，而消除过程性则会消除量化并使分布坍缩为平均场行为。这些结果确立了过程性驱动的量化作为局部酶系统中离散信号传导的一般机制。