Mesoscopic Models of Cellular Signaling Reveal Strategies for Specificity in Crosstalk Signal Pathways
Notice bibliographique
Résumé
Successful cellular signal processing strategies must be robust to stochastic fluctuations and yet sensitive to small differences between molecular signals, often in a signaling environment containing many cross-wired signals. Understanding how cells overcome challenges posed by signal crosstalk is important for our understanding of immune processes such as the initiation of anti-viral defenses by Type I Interferon signaling, or kinetic proofreading by T cell receptors. This thesis addresses several interrelated problems regarding molecular mechanisms for distinguishing signals and managing stochastic fluctuations for reliable cellular decision making in situations with signal crosstalk. Despite systematic categorization and highly detailed structural descriptions of the various molecular signals involved in the immune response, quantitative predictions of immune behaviour are difficult.Immune signaling pathways involve many sequential molecular interactions, and this organizational complexity presents a significant barrier to modeling immune processes. In this thesis, I study how receptor signaling dynamics contribute to signal processing specificity in situations with signal crosstalk. I use the Type I Interferon signaling pathway as a model system to study signal crosstalk and I develop a computational model of this pathway to investigate how the Interferon receptor performs signal discrimination. I use mesoscopic modeling to capture key features of complex signal pathways and to capture the intrinsic stochasticity of receptor signaling dynamics, without directly modeling every known molecular detail of these signaling systems. Using this approach, I show that the intrinsic stochasticity of kinetic proofreading receptors fundamentally constrains the robustness to fluctuations of downstream signal processing. Both the Interferon receptor and the kinetic proofreading receptor exhibit deficiencies in achieving specificity in crosstalk signal pathways. I develop a minimal model for a receptor with multiple outputs which can overcome these deficiencies to simultaneously identify and accurately sense the concentrations of arbitrary unknown ligands present individually or in a mixture, even in the presence of stochasticity. As a whole, this thesis focuses on the dynamical factors of cell signaling which contribute to specificity in noisy crosstalk signal pathways.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».