Heterodimer Autorepression Loop: A Robust and Flexible Pulse-Generating Genetic Module
B. Lannoo, E. Carlon and M. Lefranc
Physical Review Letters 117, 018102 (2016) [Accès à la revue]
Certains systèmes de signalisation cellulaire se basent sur une dynamique pulsatile, où la concentration d'une certaine protéine varie de manière périodique dans le temps, comme dans la réponse aux dommages ADN (p53), à l'inflammation (NF-kB), et la réponse à différents stress. Dans ces systèmes, les pulses de protéine ont une forme relativement stable, mais leur période varie en fonction de l'information biologique à transmettre. Dans cet article, nous montrons qu'un circuit génétique très simple, le HAL (heterodimer autorepression loop), présente toutes les propriétés que l'on attend d'un générateur de pulses cellulaire. Le HAL est basé sur une protéine A qui peut, soit se fixer à son propre gène pour le réprimer, soit se fixer à une autre protéine B, cette compétition engendrant des oscillations robustes dans les concentrations de A et de B.
Abstract: We investigate the dynamics of the heterodimer autorepression loop (HAL), a small genetic module in which a protein A acts as an autorepressor and binds to a second protein B to form an A B dimer. For suitable values of the rate constants, the HAL produces pulses of A alternating with pulses of B . By means of analytical and numerical calculations, we show that the duration of A pulses is extremely robust against variation of the rate constants while the duration of the B pulses can be flexibly adjusted. The HAL is thus a minimal genetic module generating robust pulses with a tunable duration, an interesting property for cellular signaling.
Thème : Réseaux de signalisation et de régulation : processus et méthodologies
Equipe : Dynamique des systèmes biologiques (PhLAM)