基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)系統(tǒng)中非線性時間延遲效應的研究.pdf

1、Smolen等人于1999年提出了時間延遲的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)系統(tǒng)的確定論模型。本文在正反饋確定論模型中分別引入蛋白質(zhì)的合成率和降解率的隨機漲落，得到基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)系統(tǒng)的隨機動力學模型，利用數(shù)值計算方法研究噪聲對系統(tǒng)的影響。發(fā)現(xiàn)延遲時間為常數(shù)時，在無關聯(lián)的兩噪聲情況下，無論是蛋白質(zhì)合成率的波動還是降解率的波動都能誘導基因“開關”轉(zhuǎn)換；而且在有噪聲關聯(lián)的情況下，單獨的兩噪聲以及關聯(lián)強度分別都能誘導基因“開關”轉(zhuǎn)換。通過有延遲與無延遲的確定性模型以

2、及相應的隨機模型進行對比研究表明：隨延遲時間增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定性增大，系統(tǒng)更容易出現(xiàn)新的特性。 進一步研究了不同的時間延遲對基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響。由于延遲對系統(tǒng)的影響隨延遲時間而變化，這里研究延遲時間為小尺度的情形。研究結(jié)果表明：隨著延遲時間的增加，幾率分布在低穩(wěn)態(tài)的峰值減少，而幾率分布在高穩(wěn)態(tài)的峰值增加。當延遲時間在較小的范圍內(nèi)增加時，系統(tǒng)的狀態(tài)變量的平均值、標準方差、及自相關函數(shù)(即量化變量的集中程度)均遲緩地變化，但當延遲

3、時間在較大的范圍內(nèi)增加時，狀態(tài)變量的平均值快速地增加，而標準方差和自相關函數(shù)都迅速地減少。總之，時間延遲對非線性隨機過程有影響，而且隨著延遲時間的增加影響作用越大。 此外，細胞都有自動調(diào)節(jié)的能力，通過體內(nèi)的正、負反饋作用來實現(xiàn)。本文在Smolen等人于1998年和1999年分別提出了正、負反饋基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無延遲的、有延遲的確定論模型上，對比研究了兩種系統(tǒng)都有振蕩性，而且延遲系統(tǒng)的振蕩區(qū)域、振蕩幅度相對于無延遲模型都增大，使