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典型基因调控网络的动力学行为及机制

【摘要】:众所周知,噪声在基因调控网络中起着重要作用.它不仅能够影响基因调控网络的整体特性,还可以通过生物的自组织产生独特的功能.在本文中,我们分别从随机共振(SR)和能量景观的角度来研究两个典型的基因调控网络的动力学行为及机制.首先,我们利用特征相关时间tCCT探索了基因调控网络在Levy噪声下的SR现象.我们模拟了不同噪声参数下mRNAs和阻遏蛋白的浓度变化,表明噪声可以诱导mRNAs和阻遏蛋白浓度的振荡.另外还探究了四种不同的Levy噪声内在参数和噪声强度呈现的SR效应.以上的结果揭示了mRNAs和阻遏蛋白的SR上的噪声趋势是相似的,所以可以通过SR机制同时实现基因调控中mRNAs和阻遏蛋白的调节和优化.我们发现稳定性参数α对比例因子γ具有相似的影响,它们在一定范围内的增加可以促进SR的最优协调.此外,位置参数δ和偏度参数β对共振效应也有很大的好处;它们的增加会抑制SR的最优协作.因此,Levy噪声的刺激对于基因调控网络中的基因表达是至关重要的.其次,我们用能量景观的方式直观地展现并分析了双稳系统的稳态转移,并阐述了噪声和系统参数对其的影响,还利用平均首次通过时间(MFPT)说明了其与噪声强度的负相关.我们的方法丰富了基因调控网络中的动力学机制的研究.总之,以上获得的结果为进一步生物机制的研究提供可行的途径.

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