生物学中的随机转换:从基因型到表型

@文章{Bressloff 2017StochasticSI,title={生物学中的随机转换:从基因型到表型},author={Paul C.Bressloff},journal={物理杂志A:数学和理论},年份={2017年},体积={50},url={https://api.semanticscholar.org/CorpusID:90349909}}
本综述的主要目的是对这些数学方法进行一个完整的综述,主要是在基因型和表型水平的生物转换过程中,包括随机离子通道、随机转换环境中的扩散、细菌趋化性和随机神经网络。

慢基因结合的基因调控网络的多模性

这项工作揭示了慢-慢启动子动力学下出现多模式的机制,并从理论上对其进行了研究,并将其应用于各种模型系统,包括孤立的或群体的触发开关和跨分化网络。

具有快速启动子切换的遗传反馈回路随机模型约简

证明了在快速启动子切换的极限下,蛋白质数量的分布与具有Hill型倾向的标准随机模型给出的分布不同,并确定了这些模型正确的参数区域及其预测不可信的参数区域。

具有快速启动子切换的遗传反馈回路随机模型约简

证明了在快速启动子切换的极限下,蛋白质数量的分布与具有Hill型倾向的标准随机模型给出的分布不同,并确定了这些模型正确的参数区域及其预测不可信的参数区域。

用分段确定性马尔可夫过程有效分析非绝热状态下的随机基因动力学

一个简单的分析框架,称为分段确定性马尔可夫过程(PDMP),它准确地描述了非绝热状态下基因表达的随机动力学,并推广到更复杂的基于滴定的振荡器版本,以解释多个结合位点是如何延长周期并提高相干性的。

慢启动子动力学基因调控网络的多模性

这项工作提供了与潜在基因调控网络相关的复杂能量景观的理论和实践特征,特别关注随机慢启动子动力学(SPK),转录因子的结合和解除受DNA甲基化和染色质重塑等表观遗传过程影响的时间尺度。

突发式基因转录:实现准确性和随机性的统一模式

对于真核生物来说,多尺度和连续模型描述的独特爆发特征与四个理论推导原理预测的特征一致,这四个原理控制着转录器的动态运行,建议在转录的结构和动力学基础水平上理解爆发动力学的统一框架。

自适应系统的动力学理论

已经确定,在这种共同进化下,选择了负责高适应度的基因型,导致在互惠遗传网络中中等水平的环境噪声中出现表型稳健性。

单细胞随机基因表达中的紧急Lévy行为。

建立了两类“宏观极限”:Kurtz极限与经典化学动力学一致,而Lévy极限为N.Friedman等人提出的经验方程提供了理论基础。,物理学。

基因调控网络瞬态动力学的定量分析

使用生物参数进行的数量级估计表明,对于一个真实的基因调控网络,随机噪声足够小,因此不仅灭绝时间远大于生物相关时间尺度,而且基线产量的影响大于随机噪声的影响,从而避免了蛋白质灭绝这一罕见的灾难性事件。

主动开关粒子群的整体密度方程

本文推导了主动开关粒子群的广义Dean–Kawasaki方程,无论是独立开关粒子群还是受常见随机开关环境的影响,并推导了在无相互作用情况下全局密度方程的Martin–Siggia–Rose–Janssen–de Dominicis路径积分。
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基因调控网络中的表型转换

研究表明,内在噪声可以在一类广泛的调控网络中诱导多模态,其相应的确定性描述缺乏多稳定性,从而为表型转换提供了一种合理的替代机制,而不需要超敏性或高度合作的交互作用。

随机基因表达中的分级和二元反应

二进制响应的理论结果很好地描述了在真核生物系统中观察到的“全或一”现象。

基因表达的随机机制。

这项工作分析了控制转录起始和翻译终止的化学反应,在一个单一的这样的“遗传耦合”链接中,作为由许多这样的链接构建的网络建模的先驱。

转换环境中的随机基因表达

本文重点研究了t时刻具有最大生长速率的细胞的比例f(t),并明确给出了相关的稳态分布π,证明了经验平均值沿轨道到第一时刻的收敛性。

噬菌体λ感染大肠杆菌细胞发育途径分叉的随机动力学分析。

使用基因调控回路的分子水平随机动力学模型预测的感染细胞在不同噬菌体与细胞比率下选择溶原途径的比例与实验观察结果一致。

波动环境中的随机基因表达

使用随机种群模型表明,在这种波动环境中生长时,动态异质细菌种群有时可以实现比同质细菌种群更高的净增长率。

单细胞中的随机基因表达

这项工作构建了大肠杆菌菌株,能够检测噪音并区分产生噪音的两种机制,揭示了低分子胞内拷贝数如何从根本上限制基因调控的准确性。

受外部波动影响的简单基因网络基序的动力学。

这项工作发展了一种分析形式,允许计算EN对基因表达基序的影响,并引入了一种方法,将有界EN建模为主方程中的辅助物种,完全通用,不限于EN量较小的系统。

基因表达中噪音的调节。

本文讨论了基于基因调控的特定分子机制的模型如何对启动子结构的变化如何反映在基因表达噪声中进行实验可测试的预测。
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