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Negative feedback and oscillations in a model for mRNA translation

Titelangaben

Ehrman, Aliza ; Kriecherbauer, Thomas ; Grüne, Lars ; Margaliot, Michael:
Negative feedback and oscillations in a model for mRNA translation.
In: Interface : Journal of the Royal Society. Bd. 22 (2025) Heft 231 . - 20250338.
ISSN 1742-5662
DOI: https://doi.org/10.1098/rsif.2025.0338

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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Analyse zufälliger Transportvorgänge in Ketten mittels moderner Methoden aus System- und Kontrolltheorie
470999742

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

The ribosome flow model (RFM) is a phenomenological model for the unidirectional flow of particles along a one‑dimensional chain of n sites. The RFM has been extensively used to study the dynamics of ribosome flow along a single‑mRNA molecule during translation. In this case, the particles model ribosomes and each site corresponds to a consecutive group of codons. Networks of interconnected RFMs have been used to model and analyse large‑scale translation in the cell and, in particular, the effects of competition for shared resources. Here, we analyse the RFM with a negative feedback connection from the protein production rate to the initiation rate. This model is based on, for example, the production of proteins that inhibit the translation of their own mRNA. The RFM with negative feedback is a 2‑cooperative dynamic system, i.e. its flow maps the set of vectors with up to one‑sign variation to itself. Using tools from the theory of 2‑cooperative dynamical systems, we provide a simple condition guaranteeing that the closed‑loop system admits at least one non‑trivial periodic solution. When this condition holds, we also explicitly characterize a large set of initial conditions such that any solution emanating from this set converges to a non‑trivial periodic solution. Such a solution corresponds to a periodic pattern of ribosome densities along the mRNA and to a periodic pattern of protein production.

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Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: mRNA translation; periodic solutions; regulation of gene expression
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Titel an der UBT entstanden: Ja
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500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften; Biologie
Eingestellt am: 22 Okt 2025 08:17
Letzte Änderung: 22 Okt 2025 08:17
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/94957

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