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1887

Protein sequestration versus Hill-type repression in circadian clock models

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Circadian (∼24 h) clocks are self-sustained endogenous oscillators with which organisms keep track of daily and seasonal time. Circadian clocks frequently rely on interlocked transcriptional-translational feedback loops to generate rhythms that are robust against intrinsic and extrinsic perturbations. To investigate the dynamics and mechanisms of the intracellular feedback loops in circadian clocks, a number of mathematical models have been developed. The majority of the models use Hill functions to describe transcriptional repression in a way that is similar to the Goodwin model. Recently, a new class of models with protein sequestration-based repression has been introduced. Here, the author discusses how this new class of models differs dramatically from those based on Hill-type repression in several fundamental aspects: conditions for rhythm generation, robust network designs and the periods of coupled oscillators. Consistently, these fundamental properties of circadian clocks also differ among Neurospora, Drosophila, and mammals depending on their key transcriptional repression mechanisms (Hill-type repression or protein sequestration). Based on both theoretical and experimental studies, this review highlights the importance of careful modelling of transcriptional repression mechanisms in molecular circadian clocks.

References

    1. 1)
      • 1. Dunlap, J.C., Loros, J.J., DeCoursey, P.J.: ‘Chronobiology: biological timekeeping’ (Sinauer Associates, 2004).
    2. 2)
    3. 3)
    4. 4)
    5. 5)
    6. 6)
    7. 7)
      • 7. Winfree, A.T.: ‘The geometry of biological time’ (Springer Verlag, 1980).
    8. 8)
    9. 9)
    10. 10)
    11. 11)
      • 11. Gonze, D.: ‘Modeling circadian clocks: from equations to oscillations’, Cent. Eur. J. Biol., 2011, 6, (5), pp. 699711.
    12. 12)
    13. 13)
      • 13. Gonze, D.: ‘Modeling circadian clocks: roles, advantages, and limitations’, Cent. Eur. J. Biol., 2011, 6, (5), pp. 712729.
    14. 14)
    15. 15)
    16. 16)
      • 16. Glass, L., Winfree, A.T.: ‘Discontinuities in phase-resetting experiments’, Am. J. Physiol., 1984, 246, (2 Pt 2), pp. R251R258.
    17. 17)
    18. 18)
    19. 19)
    20. 20)
    21. 21)
    22. 22)
    23. 23)
    24. 24)
    25. 25)
    26. 26)
    27. 27)
    28. 28)
    29. 29)
    30. 30)
    31. 31)
    32. 32)
    33. 33)
    34. 34)
    35. 35)
    36. 36)
    37. 37)
    38. 38)
    39. 39)
    40. 40)
    41. 41)
    42. 42)
    43. 43)
    44. 44)
    45. 45)
    46. 46)
    47. 47)
    48. 48)
    49. 49)
    50. 50)
    51. 51)
    52. 52)
    53. 53)
    54. 54)
      • 55. Barkai, N., Leibler, S.: ‘Biological rhythms – circadian clocks limited by noise’, Nature, 2000, 403, (6767), pp. 267268.
    55. 55)
    56. 56)
    57. 57)
    58. 58)
      • 59. Kim, J.K., Forger, D.B.: ‘A mechanism for robust circadian timekeeping via stoichiometric balance’, Mol. Syst. Biol., 2012, 8, 630.
    59. 59)
    60. 60)
    61. 61)
    62. 62)
    63. 63)
    64. 64)
    65. 65)
    66. 66)
    67. 67)
    68. 68)
    69. 69)
    70. 70)
    71. 71)
    72. 72)
    73. 73)
    74. 74)
    75. 75)
    76. 76)
    77. 77)
    78. 78)
    79. 79)
    80. 80)
    81. 81)
    82. 82)
    83. 83)
    84. 84)
    85. 85)
    86. 86)
    87. 87)
    88. 88)
    89. 89)
      • 90. Thron, C.D.: ‘The secant condition for instability in biochemical feedback control—Ii. Models with upper Hessenberg Jacobian matrices’, Bull. Math. Biol., 1991, 53, (3), pp. 403424.
    90. 90)
      • 91. Tyson, J.J., Othmer, H.G.: ‘The dynamics of feedback control circuits in biochemical pathways’, Prog. Theor. Biol, 1978, 5, (1), 62.
    91. 91)
    92. 92)
    93. 93)
    94. 94)
    95. 95)
    96. 96)
      • 97. Fall, C.P., Marland, E.S., Wagner, J.M., et al: ‘Computational cell biology’ (Springer, 2002).
    97. 97)
    98. 98)
    99. 99)
    100. 100)
    101. 101)
    102. 102)
    103. 103)
    104. 104)
    105. 105)
    106. 106)
    107. 107)
    108. 108)
    109. 109)
    110. 110)
    111. 111)
    112. 112)
    113. 113)
    114. 114)
    115. 115)
    116. 116)
    117. 117)
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    124. 124)
    125. 125)
    126. 126)
    127. 127)
    128. 128)
    129. 129)
    130. 130)
    131. 131)
    132. 132)
    133. 133)
    134. 134)
      • 135. Aton, S.J., Colwell, C.S., Harmar, A.J., et al: ‘Vasoactive intestinal polypeptide mediates circadian rhythmicity and synchrony in mammalian clock neurons’, Nature Neurosci., 2005, 8, (4), pp. 476483.
    135. 135)
    136. 136)
    137. 137)
    138. 138)
    139. 139)
    140. 140)
    141. 141)
    142. 142)
    143. 143)
    144. 144)
    145. 145)
    146. 146)
    147. 147)
    148. 148)
    149. 149)
    150. 150)
    151. 151)
      • 152. Gardner, G.F., Feldman, J.F.: ‘The Frq locus in neurospora crassa: a key element in circadian clock organization’, Genetics, 1980, 96, (4), pp. 877886.
    152. 152)
    153. 153)
    154. 154)
    155. 155)
    156. 156)
    157. 157)
    158. 158)
    159. 159)
    160. 160)
    161. 161)
    162. 162)
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    191. 191)
    192. 192)
    193. 193)
    194. 194)
    195. 195)
    196. 196)
    197. 197)
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