リン酸タンパク質勾配の形成に対するMAPKカスケードの補償効果

マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）カスケードのシグナル伝達プロセスは、細胞膜から核への方向における完全な3段階のリン性 - タンパク質反応と拡散プロセスを記述する反応拡散システムとして定式化されています。モデルのシミュレーション分析は、MAPKカスケードがホスホタンパク勾配の形成による信号減衰を補正するために、信号アンプとして機能できることを示しています。また、真核細胞では、リン酸化されたMAPKの急勾配がシステムパラメーター値の特定の範囲で形成されないことが達成可能であることがわかりました。ホスホタン勾配の形成における特徴的な特徴の1つは、ホスファターゼの拡散距離、拡散係数、酵素活性などのパラメーター値の変化に対する高い感度であることが明らかになり、これらのパラメーターが重要な要因として作用する可能性があることを示唆しています。信号変換システムの規制用。

The signal-transfer process in the mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade is formulated as a reaction-diffusion system describing the complete three-step phospho-protein reactions and the diffusion process in the direction from the cell membrane to the nucleus. The simulation analysis of the model demonstrates that MAPK cascade can work as a signal amplifier so as to compensate the signal attenuation due to formation of phospho-protein gradients. It also is found to be attainable for eukaryotic cells that a steep gradient of phosphorylated MAPK is not formed in a certain range of the system parameter values. One of the distinctive features in the formation of phospho-protein gradients is revealed to be its high sensitivity to a change in parameter values such as diffusion distance, diffusion coefficients and enzymatic activities of the phosphatases, suggesting that these parameters may act as the key factors for regulation of the signal transduction systems.