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Negative feedback and oscillations in a model for mRNA translation

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Ehrman, Aliza ; Kriecherbauer, Thomas ; Grüne, Lars ; Margaliot, Michael:
Negative feedback and oscillations in a model for mRNA translation.
Bayreuth ; Tel Aviv , 2025 . - 17 S.
DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.12926

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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Analysis of Random Transport in Chains using Modern Tools from Systems and Control Theory
GR 1569/24-1, KR 1673/7-1, 470999742

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

The ribosome flow model (RFM) is a phenomenological model for the unidirectional flow of particles along a 1D 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 analyze large-scale translation in the cell and, in particular, the effects of competition for shared resources. Here, we analyze the RFM with a negative feedback connection from the protein production rate to the initiation rate. This models, for example, the production of proteins that inhibit the translation of their own mRNA. 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: Preprint, Postprint
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: 28 Apr 2025 07:31
Letzte Änderung: 28 Apr 2025 07:31
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/93358