Thermal robustness of signaling in bacterial chemotaxis.
Thermal robustness of signaling in bacterial chemotaxis.
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DOI：
10.1016/j.cell.2011.03.013
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发表时间：
2011-04-15
期刊：
影响因子：
64.5
通讯作者：
Sourjik V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Oleksiuk O;Jakovljevic V;Vladimirov N;Carvalho R;Paster E;Ryu WS;Meir Y;Wingreen NS;Kollmann M;Sourjik V
温度是影响所有蜂窝网络性能的全球因素。因此，对温度变化的稳健性被认为是一种基本的网络特性，特别是在没有固有温度控制的生物体中。在这里，我们结合实验分析和计算机建模来研究大肠杆菌趋化性信号的热稳健性，这是一个相对简单和成熟的系统生物学模型。我们证明了在整个生理范围内，对化学趋化性能至关重要的稳态和动力学途径参数确实是温度补偿的。通过相互补偿温度对单个通路组件的活动的影响，在几个水平上确保了稳态通路输出的热稳健性。此外，温度对适应动力学的影响被预先编程的酶合成的温度依赖性和稳定性所抵消，以在生长温度下实现近乎最佳的性能。类似的补偿机制预计将确保其他系统的热稳定性。
Temperature is a global factor that affects the performance of all intracellular networks. Robustness against temperature variations is thus expected to be an essential network property, particularly in organisms without inherent temperature control. Here we combine experimental analyses with computer modeling to investigate thermal robustness of signaling in chemotaxis of Escherichia coli, a relatively simple and well-established model for systems biology. We show that steady-state and kinetic pathway parameters that are essential for chemotactic performance are indeed temperature-compensated in the entire physiological range. Thermal robustness of steady-state pathway output is ensured at several levels by mutual compensation of temperature effects on activities of individual pathway components. Moreover, the effect of temperature on adaptation kinetics is counterbalanced by pre-programmed temperature dependence of enzyme synthesis and stability to achieve nearly optimal performance at the growth temperature. Similar compensatory mechanisms are expected to ensure thermal robustness in other systems.
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