Стоимость АТФ для экспрессии генов

Стоимость транскрипции и трансляции гипотетического среднего гена у дрожжей была рассчитана как 551 активированная фосфатная связь ~P в секунду ( Wagner, 2005 ).

Средняя длина молекулы дрожжевой РНК составляет 1474 нуклеотида, а средняя стоимость синтеза предшественника на нуклеотид (полученная из базового состава кодирующих областей дрожжей) составляет 49,3 ∼P. При среднем количестве мРНК R = 1,2 молекул мРНК на клетку и средней константе распада мРНК dR = 5,6 × 10–4 с–1 затраты на синтез мРНК составляют 49,3 × 1474 × 1,2 × (5,6 × 10–4) = 48,8 ∼P в секунду и ячейку. Это доля 48,8/1,34 × 107 = 3,6 × 10–6 от общей стоимости синтеза РНК в секунду. Медиана длины дрожжевого белка составляет 385 аминокислот, а общая стоимость биосинтеза и полимеризации составляет 30,3 ∼P на аминокислоту. Среднее содержание составляет 2460 белковых молекул на клетку. Нет доступных в настоящее время данных, позволяющих достоверно оценить средний период полувыведения белка.

Для вашего вопроса об одном гене стоимость составит 49,3 * 1474 ~P для мРНК и 30,3 * 385 ~P для трансляции, что даст около 84 тысяч ~P. Это, вероятно, очень вводящая в заблуждение статистика, поскольку вы можете транскрибировать несколько белков с одной мРНК.

Как рассчитывается стоимость синтеза и трансляции мРНК, подробно описано в статье. Большая часть затрат приходится на синтез основных строительных блоков, нуклеотидов и аминокислот.

• Вагнер, А. Энергетические ограничения эволюции экспрессии генов. Мол Биол Эвол 22 , 1365-1374 (2005).