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

1、Smolen等人于1999年提出了時(shí)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(jī)漲落，得到基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)系統(tǒng)的隨機(jī)動(dòng)力學(xué)模型，利用數(shù)值計(jì)算方法研究噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響。發(fā)現(xiàn)延遲時(shí)間為常數(shù)時(shí)，在無(wú)關(guān)聯(lián)的兩噪聲情況下，無(wú)論是蛋白質(zhì)合成率的波動(dòng)還是降解率的波動(dòng)都能誘導(dǎo)基因“開(kāi)關(guān)”轉(zhuǎn)換；而且在有噪聲關(guān)聯(lián)的情況下，單獨(dú)的兩噪聲以及關(guān)聯(lián)強(qiáng)度分別都能誘導(dǎo)基因“開(kāi)關(guān)”轉(zhuǎn)換。通過(guò)有延遲與無(wú)延遲的確定性模型以

2、及相應(yīng)的隨機(jī)模型進(jìn)行對(duì)比研究表明：隨延遲時(shí)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(jìn)一步研究了不同的時(shí)間延遲對(duì)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響。由于延遲對(duì)系統(tǒng)的影響隨延遲時(shí)間而變化，這里研究延遲時(shí)間為小尺度的情形。研究結(jié)果表明：隨著延遲時(shí)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(dāng)延遲時(shí)間在較小的范圍內(nèi)增加時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)變量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)方差、及自相關(guān)函數(shù)(即量化變量的集中程度)均遲緩地變化，但當(dāng)延遲

3、時(shí)間在較大的范圍內(nèi)增加時(shí)，狀態(tài)變量的平均值快速地增加，而標(biāo)準(zhǔn)方差和自相關(guān)函數(shù)都迅速地減少?？傊瑫r(shí)間延遲對(duì)非線性隨機(jī)過(guò)程有影響，而且隨著延遲時(shí)間的增加影響作用越大。 此外，細(xì)胞都有自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力，通過(guò)體內(nèi)的正、負(fù)反饋?zhàn)饔脕?lái)實(shí)現(xiàn)。本文在Smolen等人于1998年和1999年分別提出了正、負(fù)反饋基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無(wú)延遲的、有延遲的確定論模型上，對(duì)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(duì)于無(wú)延遲模型都增大，使