当接触到热的物体时，我们的第一反应是缩回手。这种本能反应是外部环境如何影响我们行为的一个例子。以类似的方式，细菌不断地监测和响应周围环境中的物理(温度)、化学(pH)和生物(其他生物体的存在)条件。这种反应是为了使它们的生存和成长机会最大化。例如，当细菌在环境中感知到葡萄糖时，它们才开始制造葡萄糖利用所必需的蛋白质。在没有葡萄糖的情况下，细菌不会浪费资源来制造这种蛋白质。

图1,。这个例子显示了吃N个糖果的满足感递减回报和相关成本。糖果的例子模拟了细胞中蛋白质生产的收益和成本。

因此，在对环境的反应中，只产生有助于增殖或生存的蛋白质。但是，生产这些蛋白质是有成本的。该成本包括能量消耗、可用资源消耗等，成本与合成蛋白质的数量成正比。另一方面，与这些蛋白质的生产相关的好处看起来像图1所示的饱和功能。下面的例子可以很好地解释这些曲线。想象一下，有1卢比/块的糖果。作为个人，我应该选择在这些糖果上花多少钱。根据经验，我知道第一块糖是最令人满意的。第二个稍微少一点，是10倍^th糖果，得到的满足感是最低的。因此，吃了“k”颗糖果所获得的总满足感是如图1所示的饱和曲线。由于成本与购买的糖果数量成正比，因此成本函数如图1所示。同样的逻辑也适用于细菌对环境条件的反应——糖果的成本被生产蛋白质的成本所取代;从糖果中获得的满足感被对细胞的益处所取代。

有了这些曲线，一个人如何决定吃多少糖果，或者在细菌的情况下，对环境刺激的反应有多强烈?从图1中可以明显看出，我们/细菌将在收益和成本曲线之间的差异最大的水平上运行。现在，在确定了所需目标分子的数量之后，细菌需要弄清楚如何根据环境线索完成这一目标。

靶标的合成是由大量的细胞过程决定的。这些包括:(1)向细胞内部传输外部信号;(ii)响应(即目标合成)对感知信号的灵敏度，(iii)目标被降解的速率等，如图2所示。在生物环境中，这些过程是由参数决定的，这些参数的取值范围是由活细胞内的热力学决定的。

图2所示。在细菌中实现目标生产的许多步骤。箭头表示的每一个步骤都是由许多细胞参数调制的。通过突变，每个参数值都可以被改变。通过这些参数的无限数量的组合，细胞可以在最佳目标生产(如图1所示)上运行。

因此，在本研究中，我们确定了参数集的唯一性，使单元能够在目标值上运行，如图1所示。通过我们的分析，可以看出，一个单元格有无限多个参数值的选择，每个参数值都使其能够在指定的目标值上运行。细菌可以改变与基因调控控制相关的参数，并且仍然能够在最佳水平上运行。从不同的角度来看，这可能很重要，例如，细菌可能通过大量可能的改变中的任何一种来潜在地遇到压力(如抗生素)的影响。因此，应对环境带来的挑战有多种解决方案。

akanksha M. Chand¹，Supreet赛^2
1圣泽维尔学院，印度孟买
²印度理工学院孟买，孟买，印度

出版

基因调控控制的最优参数值。
rajesh RG, Raj N, Saini S
Mol Biosyst, 2017年3月28日

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