Báo cáo khoa học: An extension to the metabolic control theory taking into account correlations between enzyme concentrations

An Extension to the Metabolic Control Theory Taking into Account Correlations Between Enzyme Concentrations

Tác giả: Sébastien Lion, Frédéric Gabriel, Bruno Bost, Julie Fiévet, Christine Dillmann, and Dominique de Vienne

Lĩnh vực: Sinh hóa học, Mô hình hóa sinh học

Nội dung tài liệu: Bài báo này trình bày một sự mở rộng lý thuyết kiểm soát chuyển hóa (Metabolic Control Theory – MCT) nhằm tích hợp yếu tố tương quan giữa các nồng độ enzyme trong tế bào. Lý thuyết MCT cổ điển thường giả định sự độc lập giữa các nồng độ enzyme, điều này không phản ánh đúng thực tế sinh học. Nghiên cứu này xem xét hai nguyên nhân chính dẫn đến sự tương quan tuyến tính giữa các nồng độ enzyme: sự cạnh tranh giữa các enzyme (do giới hạn tài nguyên và không gian) và sự tương quan điều hòa (do mạng lưới điều hòa). Các tương quan này có thể làm thay đổi đáng kể dòng chảy (flux) và nồng độ chất chuyển hóa trong tế bào. Các hệ số phân phối lại nồng độ enzyme cho phép định lượng phản ứng của dòng chảy hoặc nồng độ chất chuyển hóa đối với sự nhiễu loạn nồng độ enzyme, dẫn đến khái niệm “hệ số phản ứng kết hợp” (combined response coefficient).

Mục lục chi tiết:

• Introduction
• Control of metabolic pathways and redistribution of enzyme concentrations
• Control of metabolic variables
• Introducing correlations between enzyme concentrations
• Application: the case of a linear pathway of enzymes
• Flux and metabolite concentrations in a linear pathway
• Variation of flux and metabolite concentrations in unconstrained pathways
• Consequences of enzyme redistribution on the flux
• Consequences of enzyme redistribution on metabolite concentrations
• Discussion
• References
• Appendix A: Decomposition of redistribution coefficients
• Appendix B: Asymptotic behaviour of flux curves in pure regulatory models
• Appendix C: Asymptotic behaviour of metabolite concentration curves
• Appendix D: Relationship between redistribution and flux combined response coefficients
• Appendix E: Characterization of flux envelope curve
• Appendix F: Relationship between redistribution and metabolite concentration combined response coefficients