Quantitative proteomic analysis reveals a simple strategy of global resource allocation in bacteria.
Quantitative proteomic analysis reveals a simple strategy of global resource allocation in bacteria.
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DOI：
10.15252/msb.20145697
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发表时间：
2015-02-12
影响因子：
9.9
通讯作者：
Williamson JR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hui S;Silverman JM;Chen SS;Erickson DW;Basan M;Wang J;Hwa T;Williamson JR
细胞生物学的一个中心目标是了解基因表达对环境的反应策略。在这里，我们研究基因表达响应代谢的挑战，在指数增长的大肠杆菌使用质谱。尽管潜在的监管网络的细节巨大的复杂性，我们发现，蛋白质组分区成几个粗粒度的部门，每个部门的总质量丰度表现出积极或消极的线性关系的增长率。蛋白质组组分的生长速率依赖性组分约占蛋白质组质量的一半，并且它们的相互依赖性可以通过仅涉及两个有效参数的简单通量模型来表征。该模型的成功和明显的普遍性来自蛋白质组分配和代谢之间的紧密协调，提出了细胞蛋白质组经济中的资源分配原则。这种全局基因调控策略可以作为未来研究基因表达和构建合成生物回路的基础。粗粒化可能是一种有效的方法，以获得预测的现象学模型为其他“组学”的研究。
A central aim of cell biology was to understand the strategy of gene expression in response to the environment. Here, we study gene expression response to metabolic challenges in exponentially growing Escherichia coli using mass spectrometry. Despite enormous complexity in the details of the underlying regulatory network, we find that the proteome partitions into several coarse-grained sectors, with each sector's total mass abundance exhibiting positive or negative linear relations with the growth rate. The growth rate-dependent components of the proteome fractions comprise about half of the proteome by mass, and their mutual dependencies can be characterized by a simple flux model involving only two effective parameters. The success and apparent generality of this model arises from tight coordination between proteome partition and metabolism, suggesting a principle for resource allocation in proteome economy of the cell. This strategy of global gene regulation should serve as a basis for future studies on gene expression and constructing synthetic biological circuits. Coarse graining may be an effective approach to derive predictive phenomenological models for other ‘omics’ studies.
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DOI：
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