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王慧；程秀军；段金桥；库尔根·库思；李晓凡

非对称稳定Lévy噪声下基因调控系统中转录的可能性。 （英语） Zbl 1390.92053号

混乱 28，No.1，013121，14 p.（2018）.
摘要：本工作致力于研究合成反应速率在加性和乘性不对称稳定Lévy涨落下，遗传调控系统中浓度的演化。通过关注噪声概率分布中的偏度（即非对称性）的影响，我们发现通过检查平均首次退出时间（MFET）和首次逃逸概率（FEP），不对称涨落与系统中的非线性相互作用，导致特殊的转录可能性。这包括，在加性噪声的情况下，对于更大的正偏度（即不对称性）指数\（\β\），实现更高的转录可能性，在非高斯指数值\（\α\）处引起随机分叉=1（即，它是转录可能性的一个分离点或线），并在阈值处达到一个转折点（β大约-0.5）（即，超过该阈值，转录可能性突然反转为α值）。对称噪声情况下（β）不发生随机分岔和转折点现象=0). 而在乘性噪声情况下，非高斯指数值\（\alpha\）=1是MFET和FEP的分隔点或分隔线。我们还研究了噪声增强的稳定性现象。此外，我们能够为非对称噪声指定整个参数空间中的区域，在其中我们可以获得所需的转录可能性。我们进行了一系列数值实验，通过调节非对称稳定Lévy噪声指数来“调节”基因转录的可能性。这项工作为实验研究中实现基因调控的可能方法提供了见解。{
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MSC公司：

92C40型 生物化学、分子生物学
60华氏30 随机分析的应用（PDE等）

关键词：

勒维噪音；平均首次退出时间；首次逃逸概率
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\textit{H.Wang}等人，Chaos 28，No.1，013121，14 p.（2018；Zbl 1390.92053）
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参考文献：

[1] Raser，J.M。；O'Shea，E.K.，《基因表达中的噪音：起源、后果和控制》，科学，309, 5743, 2010-2013, (2005) ·doi:10.1126/科学.1105891
[2] 马赫什里，N。；O'Shea，E.K.，《与嘈杂的基因共存：细胞如何通过基因表达的固有变异可靠地发挥功能》，Annu。生物物理学评论。生物摩尔。结构。，36, 413-434, (2007) ·doi:10.1146/annrev.biophys.36.0400306.132705
[3] 斯温，P.S。；Elowitz，M.B。；Siggia，E.D.，基因表达随机性的内在和外在贡献，Proc。国家。阿卡德。科学。，99, 20, 12795-12800, (2002) ·doi:10.1073/pnas.162041399
[4] Kittisopikul，M。；Süel，G.M.，编码在遗传网络基序中的噪声的生物学作用，Proc。国家。阿卡德。科学。，107, 30, 13300-13305, (2010) ·doi:10.1073/pnas.1003975107
[5] Bressloff，P.C.，《细胞生物学中的随机过程》（2014），Springer:Springer，纽约·兹比尔1402.92001
[6] 桂·R。；刘，Q。；姚，Y。；邓，H。；马，C。；贾毅。；Yi，M.，连贯Feed-Forward转录调控环中的噪声分解原理，Front。生理学。，7, 600, (2016) ·doi:10.3389/fphys.2016.00600
[7] 苏埃尔，G.M。；Kulkarni，R.P。；德沃金，J。；Garcia Ojalvo，J。；Elowitz，M.B.，微分动力学中的可调谐性和噪声依赖性，科学，315, 5819, 1716-1719, (2007) ·doi:10.1126/science.1137455
[8] 特科特，M。；Garcia Ojalvo，J。；Süel，G.M.，通过噪声诱导稳定不稳定状态的基因计时器，Proc。国家。阿卡德。科学。，105, 41, 15732-15737, (2008) ·doi:10.1073/pnas.0806349105
[9] 弗里德曼，N。；蔡，L。；Xie，X.S.，《将随机动力学与种群分布联系起来：基因表达的分析框架》，Phys。修订版Lett。，97, 16, 168302, (2006) ·doi:10.1103/PhysRevLett.97.168302
[10] Lin，Y.T。；Doering，C.R.，《随机突发的基因表达动力学：粗粒度模型Phys的构建和精确结果》。版次E，93, 2, 022409, (2016) ·doi:10.1103/PhysRevE.93.022409
[11] 阿萨夫，M。；罗伯茨，E。；Luthey-Schulten，Z.，《确定遗传开关的稳定性：明确解释信使核糖核酸噪声》，Phys。修订版Lett。，106, 24, 248102, (2011) ·doi:10.1103/PhysRevLett.106.248102
[12] Hasty，J。；Pradines，J。；多尔尼克，M。；Collins，J.J.，基于噪声的基因表达开关和放大器，Proc。国家。阿卡德。科学。，97, 5, 2075-2080, (2000) ·doi:10.1073/pnas.040411297
[13] Choi，P.J。；蔡，L。；弗里达·K。；Xie，X.S.，一个随机单分子事件触发细菌细胞的表型转换，《科学》，322, 5900, 442-446, (2008) ·doi:10.1126/science.1161427
[14] Tabor，J.J。；拜耳公司。；辛普森，Z.B。；利维，M。；Ellington，A.D.，基因表达中的工程随机性，分子生物系统，4, 7, 754-761, (2008) ·doi:10.1039/b801245h
[15] Munsky，B。；Neuert，G。；Oudenaarden，A.V.，《利用基因表达噪音来理解基因调控》，《科学》，336, 6078, 183-187, (2012) ·兹比尔1355.92069 ·doi:10.1126/science.1216379
[16] 苏埃尔，G.M。；Garcia Ojalvo，J。；利伯曼，L.M。；Elowitz，M.B.，《可兴奋的基因调节电路诱导瞬时细胞分化》，《自然》，440, 545-550, (2006) ·doi:10.1038/nature04588
[17] Hasty，J。；Pradines，J。；多尔尼克，M。；Collins，J.J.，基因表达的随机调节，AIP Conf.Proc。，502, 191-196, (2000) ·2017年9月9日Zbl ·doi:10.1063/1.1302384
[18] 刘，Q。；Jia，Y.，基因转录调控系统中的波动诱导开关，Phys。版次E，70，041907，（2004年）·doi:10.1103/PhysRevE.70.041907
[19] 李毅。；Yi，M。；Zou，X.，内在和外在噪声的线性相互作用确保了芽殖酵母细胞命运选择的高精度，Sci。代表。，4, 5764, (2014) ·doi:10.1038/srep05764
[20] Klafter，J。；Lim，S.C。；Metzler，R.，分数动力学，（2011），《世界科学：世界科学》，新加坡
[21] Woyczynski，W.A.，《物理科学中的勒维过程》，《勒维过程：理论与应用》，（2001年），Birkhäuser:Birkháuser，波士顿·Zbl 0982.60043号
[22] Chechkin，A.V。；O.Y.Sliusarenko。；梅茨勒，R。；Klafter，J.，《勒维噪声驱动的障碍穿越：普遍性和噪声强度的作用》，Phys。版次E，75, 4, 041101, (2007) ·doi:10.1103/PhysRevE.75.041101
[23] Ge，H。；钱，H。；Xie，X.S.，基因状态转换中间区域中单个细胞的随机表型转换，Phys。修订版Lett。，114, 7, 078101, (2015) ·doi:10.1103/PhysRevLett.114.078101
[24] Holloway，D.M。；Spirov，A.V.，《果蝇发育中的转录爆发：成熟2表达的随机动力学》，《公共科学图书馆·综合》，12，4，e0176228，（2017）·doi:10.1371/journal.pone.0176228
[25] 库马尔，N。；辛格，A。；Kulkarni，R.V.，《基因表达中的转录爆发：一般随机模型的分析结果》，《公共科学图书馆·计算》。生物。，11，2015年10月10日·doi:10.1371/journal.pcbi.1004292
[26] 达尔·R·D。；拉祖基，B.S。；辛格，A。；西瓜，T.V。；McCollum，J.M。；考克斯，C.D。；辛普森，M.L。；Weinberger，L.S.，转录突发频率和突发大小在人类基因组中受到同等调制，Proc。国家。阿卡德。科学。，109, 43, 17454-17459, (2012) ·doi:10.1073/pnas.1213530109
[27] Ozbudak，E.M。；Thattai先生。；科特瑟，I。；格罗斯曼，A.D。；Oudenaarden，A.V.，《单个基因表达中噪音的调节》，《自然遗传学》。，31, 69-73, (2002) ·doi:10.1038/ng869
[28] 布雷克·W·J。；Krn，M。；康托，C.R。；Collins，J.J.，真核基因表达中的噪音，《自然》，422, 633-637, (2003) ·doi:10.1038/nature01546
[29] 桑切斯，A。；Golding，I.，噪声基因表达中的遗传决定因素和细胞约束，科学，342, 6163, 1188-1193, (2013) ·doi:10.1126/science.1242975
[30] Raj，A。；Oudenarden，A.V.，随机基因表达的单分子方法，Annu。生物物理学评论。，38, 255-270, (2009) ·doi:10.1146/annurev.biophys.37.032807.125928
[31] Raj，A。；Peskin，C.S。；Tranchina，D。；瓦尔加斯，D.Y。；Tyagi，S.，哺乳动物细胞中的随机mRNA合成，《公共科学图书馆·生物学》。，4，10，e309，（2006）·doi:10.1371/journal.pbio.0040309
[32] 戈尔丁，I。；Paulsson，J。；扎维尔斯基，S.M。；Cox，E.C.，单个细菌基因活性的实时动力学，细胞，123, 6, 1025-1036, (2005) ·doi:10.1016/j.cell.2005.09.031
[33] Bohrer，C.H。；Roberts，E.，超螺旋依赖转录的生物物理模型预测了基因调控的结构方面，BMC Biophys。，9, 2, (2016) ·doi:10.1186/s13628-016-0027-0
[34] Muramoto，T。；坎农，D。；吉尔林斯基，M。；科里根，A。；巴顿，G.J。；Chubb，J.R.，新生RNA动力学的实时成像揭示了不同类型的转录脉冲调节，Proc。国家。阿卡德。科学。，109, 19, 7350-7355, (2012) ·doi:10.1073/pnas.1117603109
[35] Xu，Y。；冯，J。；李，J。；Zhang，H.，Lévy噪声诱导的基因转录调控系统开关，混沌，23, 1, 013110, (2013) ·doi:10.1063/1.4775758
[36] 郑毅。；拉里萨，S。；Duan，J。；Jürgen，K.，《Lévy运动下基因转录调控系统的转变》，科学。代表。，6, 29274, (2016) ·doi:10.1038/srep29274
[37] 阿普勒巴姆，D.，Lévy过程和随机微积分，（2009），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社，纽约·Zbl 1200.60001号
[38] Duan，J.，《随机动力学导论》，（2015），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社，纽约·Zbl 1359.60003号
[39] Sato，K.，Lévy过程和无限可分分布，（1999），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社，纽约·Zbl 0973.60001号
[40] 斯莫伦，P。；巴克斯特，D.A。；Byrne，J.H.，遗传调控系统模型中出现的频率选择性、多稳态和振荡，emphAm，J.Phys。，274，2，C531-C542，（1998）·doi:10.1152/ajpcell.1998.274.2.C531
[41] 米哈伊洛夫，A.S。；Loskutov，A.Y.，《协同学基础II》（1991），施普林格出版社·Zbl 0729.58001号
[42] Ciuchi，S。；de Pasquale，F。；Spagolo，B.，《存在吸收屏障时的非线性松弛》，Phys。版次E，47，3915-3926，（1993）·doi:10.1103/PhysRevE.47.3915
[43] La Cognata，A。；瓦伦蒂，D。；杜布科夫，A.A。；Spagnolo，B.，《存在勒维噪声源时两个竞争物种的动力学》，Phys。版次E，82, 011121, (2010) ·doi:10.1103/PhysRevE.82.01121
[44] 杜布科夫，A.A。；斯帕格诺洛，B。；Uchaikin，V.V.，Lévy flights superdiffusion:A introduction，《国际分叉混沌》，18, 9, 2649-2672, (2008) ·Zbl 1157.82300号 ·doi:10.1142/S021127408021877
[45] 杜布科夫，A.A。；Cognata，A.L。；Spagnolo，B.，莱维航班障碍物穿越特性的分析计算问题，J.Stat.Mech.：理论实验。，2009，P01002-P01012·doi:10.1088/1742-5468/2009/01/P1002
[46] 杜布科夫，A。；Spagnolo，B.，《固定势下Lévy飞行的Langevin方法：平稳概率分布的精确结果》，《物理学学报》。政策。，B、，38, 5, 1745-1758, (2007) ·Zbl 1371.82074号
[47] 瓜切罗，C。；瓦伦蒂，D。；Carollo，A。；Spagnolo，B.，Lévy噪声对长约瑟夫森结中正弦-戈登孤子动力学的影响，J.Stat.Mech.：理论实验。，2016, 054012 ·Zbl 1456.82942号 ·doi:10.1088/1742-5468/2016/05/054012
[48] 高，T。；Duan，J。；李，X。；Song，R.，Lévy噪声驱动动力系统的平均退出时间和逃逸概率，SIAM J.Sci。计算。，36，3，A887-A906，（2014）·Zbl 1318.60065号 ·doi:10.1137/120897262
[49] Imkeller，P。；巴夫柳基维奇，I。；Wetzel，T.，具有指数光跳跃的Lévy驱动扩散的首次退出时间，Ann.Probab。，37, 2, 530-564, (2009) ·Zbl 1184.60019号 ·doi:10.1214/08-AOP412
[50] Fiasconaro，A。；Mazo，J.J。；Spagnolo，B.，《含阻尼亚稳系统中噪声诱导的稳定性增强》，Phys。版次E，82, 041120, (2010) ·doi:10.1103/PhysRevE.82.041120
[51] Valenti博士。；瓜切罗，C。；Spagnolo，B.，长重叠约瑟夫森结的开关时间，受热涨落和非高斯噪声源的影响，Phys。版本B，89, 21, 214510, (2014) ·doi:10.1103/PhysRevB.89.214510
[52] 斯帕格诺洛，B。；瓜切罗，C。；马加祖，L。；Carollo，A。；Persano Adorno，D。；Valenti，D.，亚稳凝聚态系统中的非线性弛豫现象，熵，19, 1, 20, (2017) ·数字对象标识代码：10.3390/e19010020
[53] Sánchez，A。；Kondev，J.，基因表达中噪声的转录控制，Proc。国家。阿卡德。科学。，105, 13, 5081-5086, (2008) ·doi:10.1073/pnas.0707904105
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