Slip of grip of a molecular motor on a crowded track: Modeling shift of reading frame of ribosome on RNA template
我们开发了一个随机模型的程序化移码核糖体合成蛋白质，同时沿着mRNA模板移动。正常情况下，核糖体的阅读框以一步一步的方式解码mRNA上连续的核苷酸三联体。我们专注于核糖体阅读框的程序性移位，向前或向后，只有一个核苷酸的融合蛋白的结果;它发生时，核糖体暂时失去了它的抓地力，其mRNA的轨道。特殊的“光滑”核苷酸序列以及mRNA链的下游二级结构被认为在程序性移码中起关键作用。在这里，我们探讨了迄今为止被忽视的参数在调节-1程序移码中的作用。具体来说，我们证明，移码频率也可以强烈调节的核糖体，所有这些都从事在同一mRNA的同时翻译的密度，在和周围的滑序列。蒙特卡罗模拟支持从随机动力学的平均场分析得到的分析预测。
2017-05-30 physics.bio-ph q-bio.SC
Ribosome Flow Model with Extended Objects
我们研究了一个确定性的机制模型的核糖体沿mRNA分子的流动，称为核糖体流动模型与扩展对象（RFMEO）。这个模型包含了翻译的许多现实特征，包括mRNA的非均匀转换速率，每个核糖体覆盖几个密码子的事实，以及核糖体不能相互超越的事实。RFMEO是统计力学中一个重要模型的平均场近似，称为扩展对象的完全不对称简单排斥过程（TASEPEO）。我们表明，RFMEO描述的生物物理方面的翻译比以前的平均场近似，它的预测相关性以及与TASEPEO。然而，与TASEPEO不同的是，RFMEO可以使用系统和控制理论的工具进行严格的分析。我们发现，核糖体密度分布沿mRNA的RFMEO收敛到一个独特的稳态密度，这取决于mRNA的长度，沿它的过渡率，和每个核糖体所覆盖的密码子的数量，但不是在初始密度的核糖体沿mRNA。特别是，蛋白质生产速率也收敛到一个独特的稳态。此外，如果沿着mRNA的跃迁速率是周期性的，具有共同的周期T，则沿着mRNA的核糖体密度和蛋白质产生速率收敛到具有周期T的唯一周期模式，即，模型在跃迁速率中引入周期性激发。我们相信，RFMEO可能是有用的建模，理解和再造翻译以及其他重要的生物过程。
2017-05-25 q-bio.SC
Traffic of interacting ribosomes: effects of single-machine mechano-chemistry on protein synthesis
许多核糖体同时在同一信使RNA（mRNA）上移动，每个核糖体分别合成由mRNA编码的蛋白质。早期的核糖体运输模型用一个“自推进粒子”来表示每个核糖体，并通过完全不对称简单排除过程（TASEP）的扩展来捕获动力学。相比之下，在这里，我们开发了一个理论模型，不仅包括相互作用的核糖体的相互排斥，但也明确描述了这些单独的循环机器在蛋白质合成过程中的机械化学。利用非平衡统计力学的分析和数值技术，我们分析了这个模型，并说明其权力，通过实验测试的预测蛋白质合成的速度在实时和密度分布的核糖体上的一些mRNA在大肠杆菌。
2006-04-13 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
mRNA translation from a unidirectional traffic perspective
本综述以完全非对称简单排他过程（TASEP）为框架，梳理mRNA翻译的研究历史与物理机制，分析该模型的适用性、演化与局限及成功原因，并指出现有研究空白与拓展方向。
2023-12-19 cond-mat.soft q-bio.QM q-bio.SC
Modelling the effect of ribosome mobility on the rate of protein synthesis
翻译是蛋白质合成的主要步骤之一。它由核糖体组成，将mRNA上编码的核苷酸序列翻译成氨基酸的多肽序列。与mRNA结合的核糖体单向移动，而未结合的核糖体在细胞质中扩散。据推测，核糖体的有限扩散在核糖体循环中起着重要作用，mRNA环化提高了翻译效率。为了估计细胞质扩散对翻译速率的影响，我们考虑耦合到有限扩散库的完全不对称简单排斥过程（TASEP），我们称之为具有扩散的核糖体运输模型（RTD）。在这个模型中，我们推导出蛋白质合成速率作为核糖体的扩散常数的函数的解析表达式，这与连续时间蒙特卡罗模拟的结果相印证。使用广泛的生物相关参数，我们得出结论，生物细胞中的扩散足够快，因此它在控制翻译起始速率方面不起作用。
2022-01-17 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Clustered bottlenecks in mRNA translation and protein synthesis
我们构建了一个算法，产生大的，带对角转移矩阵的完全不对称排斥过程（TASEP）与本地跳跃率的不均匀性。矩阵对角化数值找到稳态电流的TASEPs的跳变率的局部变化。然后将结果用于研究慢密码子沿mRNA的聚类。邻近的慢密码子簇附近的核糖体密度分布相互作用，当这种瓶颈紧密间隔时，增强了对核糖体通量的抑制。增加慢密码子簇大小，超过$\approx 3-4$，不会显著降低核糖体电流。我们的研究结果得到了广泛的蒙特卡罗模拟验证，并提供了一个生物学动机的解释实验观察到的低使用密码子的聚类。
2003-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Stochastic kinetics of ribosomes: single motor properties and collective behavior
细胞中蛋白质分子的合成是由核糖体完成的。核糖体可以被认为是一个分子马达，它利用输入的化学能在信使RNA（mRNA）轨道上移动，该轨道也用作相应蛋白质聚合的模板。然而，向前运动的特征是移位和停顿的交替序列。使用一个定量模型，它捕获的机械化学循环的一个单独的核糖体，我们推导出一个{ \it精确}的分析表达式，其停留时间的分布在连续的位置上的mRNA轨道。平均停留时间的倒数满足"Michaelis-Menten类“方程，并且与具有无分支机械化学循环的分子马达的平均速度的通式一致。适当地推广这个公式，我们还推导出了核糖体的精确力-速度关系。通常许多核糖体同时在相同的mRNA轨道上移动，而每个核糖体合成相同蛋白质的拷贝。我们扩展了一个单一的核糖体的模型，将空间排斥不同的个人在同一个轨道上。我们绘制了这个模型的相图的核糖体交通在3维空间跨越实验可控参数。我们建议对我们的理论预测进行新的实验检验。
2009-07-12 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Distribution of dwell times of a ribosome: effects of infidelity, kinetic proofreading and ribosome crowding
核糖体是聚合蛋白质的分子机器，其中氨基酸残基（蛋白质的单体）的序列由充当模板的信使RNA（mRNA）上的密码子（核苷酸三联体）的序列决定。核糖体是一个分子马达，它利用模板mRNA链作为轨道。因此，在每一步中，核糖体向前移动一个密码子，同时将蛋白质延长一个氨基酸。我们提出了一个理论模型，捕捉了核糖体的机械化学循环中的大部分主要步骤。核糖体的随机运动由暂停和移位的交替序列组成;暂停和随后的移位的持续时间的总和是核糖体在相应密码子处的停留时间。在我们的模型中，我们推导出核糖体的停留时间分布的解析表达式。无论实验数据是可用的，我们的理论预测与这些结果一致。我们建议适当的实验来测试我们的模型的新预测，特别是，核糖体的质量控制机制的影响和拥挤的mRNA轨道。
2011-01-26 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Exclusion model of mRNA translation with collision-induced ribosome drop-off
本研究提出碰撞诱导核糖体脱落的mRNA翻译排除模型，发现仅当前导粒子脱落时核糖体电流对起始速率呈非单调依赖，且效应在更大系统中持续。
2023-08-30 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Spatial organization of bacterial transcription and translation
在细菌如$\textit{Escherichia coli}$中，DNA被压缩成靠近细胞中心的类核，而将信使RNA（mRNA）翻译成蛋白质$-$的核糖体$-$分子复合物主要位于两极。我们研究的影响，这种空间组织使用最小的反应扩散模型的细胞转录-翻译机器。我们的模型预测mRNA的$\sim 90\%$被分离到两极，并揭示了由mRNA的流动驱动的核糖体的“循环”，从类核中的合成到两极的降解。为了解决核糖体和mRNA之间存在的非特异性，瞬时相互作用，我们开发了一种新的方法，有效地将这种瞬时相互作用纳入反应扩散方程，这使我们能够量化这种非特异性相互作用的生物学意义，例如核糖体效率。
2016-08-29 q-bio.SC
Optimal localization patterns in bacterial protein synthesis
在$\textit{Escherichia coli}$细菌中，参与蛋白质合成的分子化合物、信使RNA（mRNA）和核糖体显示出明显的细胞内定位模式。然而，仍然缺乏对物理原理的定量理解，这些物理原理将允许人们通过设计、生物工程和优化这些定位模式来控制蛋白质合成。在这项研究中，我们考虑的情况下，mRNA的反应扩散特性的合成修饰允许控制的mRNA和多核糖体结合到mRNA的多聚核糖体$\mathrm{-}$复合物的本地化和化学计量。我们的分析表明，蛋白质合成是可以控制的，例如，通过仅利用mRNA空间定位和化学计量，而不借助于mRNA表达水平的改变，最佳地增强或抑制。我们确定了控制蛋白质合成速率的物理机制，突出了mRNA和自由扩散的核糖体之间的共定位的重要性，以及由于DNA类核的多核糖体化学计量和排除体积效应之间的相互作用。我们工作的全基因组定量预测可以在细胞生物学实验中进行直接验证和实施，其中可以通过荧光显微镜在单细胞和群体中监测定位模式和蛋白质合成速率。
2019-05-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Stochastic thermodynamics and modes of operation of a ribosome: a network theoretic perspective
核糖体是活细胞中最大和最复杂的大分子机器之一。它按照模板信使RNA（mRNA）上相应核苷酸序列的指导，逐步聚合蛋白质，这一过程被称为mRNA转录物序列中编码的遗传信息的“翻译”。在（蛋白质）延伸阶段的每个成功的化学机械循环中，核糖体通过一个称为氨基酸的单亚基延伸蛋白质，并通过三个称为密码子的核苷酸在模板mRNA上前进。因此，核糖体也被认为是一个分子马达，其中mRNA作为轨道，其步长为密码子的步长，并且在该循环中水解的两个GTP分子和一个ATP分子作为其燃料。进一步增加复杂性的是导致不同循环的竞争途径的存在，每个循环中的分支途径和无用的燃料消耗既不会导致新生蛋白质的延伸，也不会导致核糖体在其轨道上向前推进。我们研究了一个模型制定的离散化学机械状态的核糖体在翻译的延伸阶段的网络。该模型进行了分析，使用随机热力学和动力学分析相结合的图论方法的基础上。我们推导出相应的主方程的精确解。我们代表的基础网络的周期的稳定状态，并讨论了能量转换过程。我们根据核糖体的平均速度和GTP水解的平均速率来确定核糖体的各种可能的操作模式。我们还计算熵产生的函数的状态间转换的速率和热力学成本的翻译过程的准确性。
2020-02-11 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Variability in mRNA Translation: A Random Matrix Theory Approach
mRNA翻译的速率取决于核糖体沿mRNA的起始、延伸和终止速率。这些速率取决于许多“局部”因素，如mRNA分子附近的游离核糖体和tRNA分子的丰度。所有这些因素都是随机的，它们的实验测量也是有噪声的。一个重要的问题是，细胞中的蛋白质生产如何受到这种相当大的变异性的影响。我们开发了一个新的理论框架来解决这个问题，通过建模的速率相同，独立分布的随机变量，并使用随机矩阵理论的工具来分析稳态生产率。分析揭示了一个普遍性原则：平均蛋白质生产率仅取决于随机变量可能达到的一组可能值。这解释了尽管细胞过程具有压倒性的随机性，但总蛋白质的产生是如何稳定的。
2021-02-24 q-bio.SC
Paused in translation: A model for the transcript length-dependent impact of ribosome-targeting antibiotics
本文构建纳入随机暂停的 TASEP 模型及单簇近似，揭示核糖体靶向抗生素的翻译抑制依赖转录本长度，并由集体动力学主导。
2025-07-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Analyzing ribosome remodeling in health and disease
监管在很大程度上尚未探索，部分原因是方法上的限制。事实上，我们审查的证据表明，常用的方法，如转录组学，是不够的，因为编码核糖体蛋白（RP）的mRNA的变异性不一定对应于RP的变异性。因此，核糖体的蛋白质重塑应该通过允许直接定量RP的方法来研究，理想的是分离的核糖体。我们回顾了此类方法，重点关注质谱法，并强调方法特定的偏差和控制这些偏差的方法。我们认为，使用多种互补的方法可以帮助减少将可重复的系统偏差解释为核糖体重塑证据的危险。
2020-08-02 q-bio.BM q-bio.MN q-bio.QM
Role of the particle's stepping cycle in an asymmetric exclusion process: A model of mRNA translation
信使RNA翻译通常通过基于不对称简单排除过程（ASEP）的摩擦力学模型进行研究，该模型考虑了晶格（多核苷酸链）上的跳跃粒子（核糖体）。在这项工作中，我们扩展了这类模型，并考虑核糖体的生化循环的两个基本步骤，粗粒度的角度来看。为了实现更好地了解潜在的生物过程和比较的理论预测与实验结果，我们提供了一个描述之间的最小ASEP-样模型和更详细的模型，这是很难分析治疗。我们使用平均场的方法来研究与内部步进周期的粒子的动力学。在这个框架中，它是可能的，分析表征系统的不同阶段（高密度，低密度或最大电流阶段）。至关重要的是，我们表明，这些不同的阶段之间的过渡发生在不同的参数值比在一个标准的ASEP等效的过渡，表明包括核糖体的生化循环的两个基本步骤的模型的重要性。
2010-05-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.QM
Stochastic dynamics and ribosome-RNAP interactions in Transcription-Translation Coupling
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
研究转录-翻译耦合中核糖体与RNA聚合酶的相互作用机制，通过随机模型分析延迟时间分布及保护作用，提出新的度量指标以揭示加速或减速转录的条件。
2022-07-10 cond-mat.stat-mech q-bio.BM q-bio.SC
Fluctuations in protein synthesis from a single RNA template: stochastic kinetics of ribosomes
蛋白质是由核糖体这种环状机器聚合而成的，核糖体利用其信使RNA（mRNA）轨道作为相应的模板，这一过程称为翻译。我们深入细致地探讨了翻译的随机性。我们计算了与翻译过程相关的各种分布;其中之一，即停留时间分布，已经在最近的单核糖体实验中测量（Wen等人，Nature { \bf 452}，598（2008））。我们的理论预测的这种分布的形式是一致的，从实验数据提取。对于我们的定量计算，我们使用一个模型，捕获每个单独的核糖体的机械化学以及它们的空间相互作用。我们还证明了真正的基因的序列不均匀性的波动和噪音翻译的影响。原则上，我们的新预测可以通过进行{ \it体外}实验来检验。
2008-05-02 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.GN
Modeling protein synthesis from a physicist's perspective: a toy model
蛋白质是氨基酸的聚合物。这些大分子由称为核糖体的细胞内机器合成。虽然蛋白质合成的实验研究一直是分子细胞生物学的传统研究领域，但在统计物理学和相关跨学科主题的研究期刊上已经报道了蛋白质合成的重要定量模型。从物理学家的角度来看，蛋白质合成是相互作用的核糖体在信使RNA（mRNA）模板上的经典运输，该模板决定了蛋白质上的氨基酸序列。我们讨论了适当的简化模型和方法。特别是，我们开发和分析一个简单的玩具模型，使用非平衡统计力学的一些基本技术，并预测蛋白质合成的平均速率和核糖体的空间组织在稳定状态。
2007-06-24 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Deciphering mRNA Sequence Determinants of Protein Production Rate
翻译的生物物理模型中最大的挑战之一是识别影响翻译速率的编码序列特征，从而影响细胞中的整体蛋白质生产。我们提出了一种分析方法来解决基于非均匀完全不对称简单排斥过程的翻译模型，这使我们能够揭示决定蛋白质生产率的核苷酸序列的简单设计原则。我们的解决方案显示了一个很好的协议相比，S。酿酒酵母转录物序列，并预测前10个密码子，连同起始速率的值，是蛋白质生产速率的主要决定因素。最后，我们解释了基于密码子选择调节翻译速率和核糖体密度的进化作用所获得的分析结果。
2018-03-08 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Differential stoichiometry among core ribosomal proteins
了解核糖体的调节和结构对于了解疾病中蛋白质合成及其失调至关重要。虽然核糖体被认为在其核心核糖体蛋白（RP）中具有固定的化学计量，但一些实验表明其组成更可变。测试这种变异性需要直接和精确的RP定量。我们使用质谱法直接定量小鼠胚胎干细胞（ESC）和芽殖酵母的单体和多聚体中的RP。我们的数据表明，在野生型酵母细胞和ESC的核心RP之间的化学计量依赖于生长条件和每个mRNA结合的核糖体的数量。此外，我们发现，与删除RP-基因的细胞的健身成反比，相应的RP在多聚核糖体的富集。总之，我们的研究结果支持存在具有不同蛋白质组成和生理功能的核糖体。
2015-04-15 q-bio.BM q-bio.GN q-bio.MN
Optimal Translation Along a Circular mRNA
环上核糖体流动模型（英语：ribosome flow model on a ring，RFMR）是一种确定性的环化mRNA翻译模型。我们推导出一个新的频谱表示的最佳稳态生产率和相应的最佳稳态核糖体密度的RFMR。这种表示有几个重要的优点。首先，它提供了一种简单且数值稳定的算法，即使在很长的环中也可以确定最佳值。其次，它能够有效地计算最佳生产率对mRNA转移率微小变化的敏感性。第三，它意味着最优稳态生产率是一个严格的凹函数的过渡率。因此，在对速率的仿射约束下，最大化相对于速率的最优稳态生产速率成为允许唯一解的凸优化问题，该唯一解可以使用高效算法在数值上确定。例如，当在宿主生物体中重新工程化异源基因时，该优化问题是重要的。我们描述的影响，我们的研究结果，这方面和其他方面的翻译。
2017-05-25 q-bio.SC
A biologically motivated three-species exclusion model: effects of leaky scanning and overlapping genes on initiation of protein synthesis
完全不对称简单排除过程（TASEP）最初是作为一种模型引入的，用于描述核糖体在信使RNA（mRNA）上的交通样集体运动，该信使RNA充当单个核糖体的马达样向前步进的轨道。在每一步中，核糖体使用轨道也作为蛋白质合成的模板将蛋白质延长一个单位。但是，预制的、功能上有能力的核糖体不能开始蛋白质的合成;一个亚基定向扫描mRNA，寻找预先指定的位点，在那里它应该与另一个亚基结合，开始合成相应的蛋白质。然而，由于“泄漏”扫描，一小部分扫描子单元错过了目标位点，并在第一个目标之外继续搜索。有时，这种扫描仪成功地识别出标记不同蛋白质合成起始位点的位点。在本文中，我们开发了一个排斥模型，与三个相互转换的物种的硬棒，捕捉这些生物现象的一些关键特征，并研究了不同种类的棒在同一晶格上的流动的干扰的影响。更具体地说，我们确定的同时为适当的平均{ \it第一次通过}时间，我们计算分析使用的形式主义的向后主方程的蛋白质合成的启动。尽管进行了近似，我们的分析预测是在合理的数值数据，我们通过执行蒙特卡罗模拟得到良好的协议。我们还将我们的结果与文献中报道的一些实验事实进行了比较，并提出了新的实验来测试我们的一些新的定量预测。
2019-02-08 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.bio-ph
Control of ribosome traffic by position-dependent choice of synonymous codons
信使RNA通过使用密码子编码氨基酸序列。对于大多数氨基酸，存在多个可以编码氨基酸的同义密码子。翻译速度可以从一个密码子到另一个密码子变化，因此存在改变核糖体速度的空间，同时保持氨基酸序列，从而保持所得蛋白质。最近，人们注意到同义密码子的选择，通过慢翻译和快翻译密码子的分布，不仅影响一个核糖体翻译信使RNA（mRNA）的平均速度，而且可能通过影响多个核糖体碰撞并形成队列的“交通堵塞”的出现而对附近的核糖体产生影响。为了进一步测试这种“上下文效应”，我们在这里调查的同义密码子的序列上的核糖体交通的影响，通过使用核糖体交通模型与密码子依赖的速率，从实验中估计。我们比较了野生型序列和同义密码子随机交换的序列上的核糖体流量。通过模拟87个基因的翻译，我们证明了野生型序列，特别是那些在密码子使用中具有高偏倚的序列，往往具有减少核糖体碰撞的能力，从而优化了翻译装置中的细胞投资。翻译时间的这种减少的幅度可能对细胞生长速率具有显著影响，从而对物种的生存具有重要意义。
2013-09-04 q-bio.GN q-bio.SC
A resource dependent protein synthesis model for evaluating synthetic circuits
合成基因网络的可靠的计算机设计需要新的方法来模拟有限资源影响下的蛋白质合成过程。我们提出了这样一个新的蛋白质合成模型，它起源于核糖体流动模型，并分别描述了RNA聚合酶和核糖体在mRNA和DNA模板上的运动。通过分析这个模型的收敛特性的基础上的几何考虑，我们提出了额外的见解蛋白质合成过程的动力学机制。此外，我们示范性地展示了如何使用该模型来评估不同负载情况下的合成基因电路的性能。
2016-10-13 q-bio.MN q-bio.SC
Quality control by a mobile molecular workshop: quality versus quantity
核糖体是一种分子机器，它在mRNA轨道上移动，同时使用mRNA作为相应的模板聚合蛋白质。我们定义，并分析计算，这台机器的效率的两种不同的措施。然而，我们认为它的性能在翻译保真度和聚合蛋白质的速度方面得到了更好的评价。我们定义这两个量，并分析计算。保真度是产物质量的量度，而在给定间隔内合成的产物的总量取决于聚合速度。我们表明，为了合成大量的蛋白质，没有必要牺牲质量。我们还探讨了质量控制机制对机械力-化学耦合强度的影响。我们建议用实验来检验这里提出的一些想法。
2010-09-27 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Ribosome flow model with different site sizes
我们介绍和分析两个一般的动力学模型的单向运动的粒子沿一个圆形链和一个开放的网站链。这些模型包括简单排除原理的软版本，也就是说，随着一个地点的密度增加，进入该地点的有效进入率降低。这允许建模和研究粒子沿链的“交通堵塞”的演变。这两个新模型的一个独特之处在于，链上的每个站点都可以有不同的大小。虽然模型是非线性的，但它们可以进行严格的渐近分析。特别是，我们表明，动态总是收敛到一个稳态，并且沿链的稳态密度和稳态输出流率从链可以从一个合适的矩阵的谱特性，从而消除了需要数值模拟的动态，直到收敛。该光谱表示还允许进行强大的敏感性分析，即理解模型中的参数之一的变化如何影响稳态。我们表明，网站的大小和网站到网站的过渡率在动态中发挥不同的作用，并为最大限度地提高稳态输出（或生产）率的目的，网站的大小比过渡率更重要。我们还表明，问题的参数值，最大限度地提高生产率是易于处理的。我们相信，这里介绍的模型可以应用于研究各种自然和人工过程，包括mRNA翻译过程中的核糖体流动，分子马达沿细胞骨架细丝的运动，行人和车辆交通，疏散动力学等。
2019-03-12 q-bio.QM q-bio.SC
Transport on a Lattice with Dynamical Defects
自然界中的许多输运过程都发生在基底上，通常被认为是一维通道。这些一维底物通常是非静态的：受波动环境的影响，它们可以发生构象变化。在生物细胞中尤其如此，其中底物的状态通常与大分子复合物的主动运动相耦合，例如微管上的马达蛋白或mRNA上的核糖体，从而引起新的有趣现象。受生物过程如核糖体蛋白质合成和马达蛋白质运输的启发，我们引入了耦合到驱动格子气动力学的局部动力学位点的概念。我们调查的动力学缺陷的存在下的运输现象，并发现一个新的制度，其特征在于由一个间歇性的电流和严重的有限尺寸效应。我们的研究结果表明，不仅在生物学中，而且在更一般的情况下，运输的动态缺陷的监管作用的影响。
2013-01-10 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
aa-tRNA competition is crucial for the effective translation efficiency
翻译是一个重要的生物学过程，通过这个过程，蛋白质从mRNA中包含的遗传信息合成。在这里，我们通过随机模拟模型研究分子水平上的翻译动力学。该模型明确地包括了翻译延伸过程中的RNA序列、核糖体动力学、tRNA库和生化反应。结果表明，翻译效率主要受核糖体数目、翻译起始和翻译延长时间的限制。延伸时间服从对数正态分布，其均值和方差由密码子饱和度和每个密码子结合时aa-tRNA的选择过程决定。此外，我们的模拟结果表明，翻译的准确性呈指数下降的序列长度。这些结果表明，aa-tRNA竞争对于翻译延伸、翻译效率和准确性都是至关重要的，这反过来又决定了正确蛋白质的有效蛋白质生产率。我们的结果改进了蛋白质生产的动力学方程的延迟微分方程，这是依赖于序列信息，通过有效生产率和延长时间的分布。
2015-03-31 q-bio.MN q-bio.SC
