Kalman-like Self-Tuned Sensitivity in Biophysical Sensing.
Kalman-like Self-Tuned Sensitivity in Biophysical Sensing.
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DOI：
10.1016/j.cels.2019.08.008
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发表时间：
2019-11-27
期刊：
影响因子：
9.3
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
活着的有机体需要对不断变化的环境敏感，同时也要忽视非信息性的环境波动。在这里，我们认为活细胞可以通过动态调整它们的环境敏感度来驾驭这些相互冲突的需求。我们分析了细长聚球藻的生物钟，表明时钟-代谢耦合可以检测到时钟预测与昼夜光周期之间的不匹配，暂时提高时钟对光变化的敏感度，从而更快地重新缠绕。我们在最近的实验中发现了在酵母中在慢速和快速渗透应激反应途径之间切换的类似行为。在这两种情况下，细胞都可以在频繁挑战压力的时代提高对新的外部信息的敏感性，就像信号处理中具有自适应增益的卡尔曼滤波一样。我们的工作提出了一类新的实验，探索生物物理传感机制中环境敏感性的历史依赖性。通过将对环境的测量与信号预测进行比较，细胞可以调整其对新环境信息的敏感度，并准确而快速地对刺激做出反应。
Living organisms need to be sensitive to a changing environment while also ignoring uninformative environmental fluctuations. Here, we argue that living cells can navigate these conflicting demands by dynamically tuning their environmental sensitivity. We analyze the circadian clock in Synechococcus elongatus, showing that a clock-metabolism coupling can detect mismatch between clock predictions and the day-night light cycle, temporarily raise the clock’s sensitivity to light changes, and thus re-entrain faster. We find analogous behavior in recent experiments on switching between slow and fast osmotic stress response pathways in yeast. In both cases, cells can raise their sensitivity to new external information in epochs of frequent challenging stress, much like a Kalman filter with adaptive gain in signal processing. Our work suggests a new class of experiments that probe the history-dependence of environmental sensitivity in biophysical sensing mechanisms. By comparing measurements of their environments against predictions from signaling, cells can tune their sensitivity to new environmental information and respond to stimuli both accurately and quickly.
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影响因子：
9.2
作者：
Pattanayak, Gopal K.;Phong, Connie;Rust, Michael J.
通讯作者：
Rust, Michael J.
DOI：
10.1073/pnas.1812810116
发表时间：
2019-04-30
影响因子：
11.1
作者：
Mayer, Andreas;Balasubramanian, Vijay;Mora, Thierry
通讯作者：
Mora, Thierry
影响因子：
56.9
作者：
Posas, F;Saito, H
通讯作者：
Saito, H
振荡应激刺激揭示了酵母 MAPK 信号网络的致命弱点。
DOI：
10.1126/science.aab0892
发表时间：
2015-12-11
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Mitchell A;Wei P;Lim WA
通讯作者：
Lim WA
影响因子：
5.7
作者：
Grewal, Mohinder S.;Andrews, Angus P.
通讯作者：
Andrews, Angus P.