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亨宁·S·莫特维特。；Ryan D.佩德森。

有限异步生物系统模型中的吸引子稳定性。 （英语） Zbl 1415.92087号

牛市。数学。生物。 81，第5期，1442-1460（2019）.
摘要：我们提出了数学技术，用于对异步生物系统模型的长期动力学进行详尽研究。具体来说，我们扩展了为图动力学系统开发的（kappa）等价的概念，以支持对当改变异步更新顺序时可能生成的所有可能的吸引子配置的系统分析[M.麦考利和H.S.莫特维特，非线性22，No.2，421–436（2009；Zbl 1159.37010号)].我们将早期工作延长到A.Veliz-Cuba公司和B.施蒂格勒[“布尔模型可以解释lac操纵子中的双稳态”，《计算生物学杂志》18，第6期，783–794（2011；doi:10\.1089/cmb.2011.0031)],E.戈尔斯等[Bull.Math.Biol.75，No.6，939–966（2013；Zbl 1272.92017年)]，以及其他通过比较长期动力学到拓扑共轭：我们只比较吸引子结构，而不是比较吸引体上的精确状态及其跃迁。一般来说，获取这些信息是很难计算的。在这里，我们将组合理论应用于动力系统M.MacAuley先生和H.S.莫特维特[《美国数学学会学报》第136期，第12期，第4157–4165页（2008年；Zbl 1157.05008号); 电子。J.库姆。18，第1号，研究论文P197，18页（2011；Zbl 1250.20035号); 离散连续。动态。系统。，序列号。S 4，第6期，1533–1541（2011年；Zbl 1232.93080号); “异步元胞自动机极限集动力学图谱”，Theor。计算。科学。504, 26–37 (2013;doi:10\.1016/j.tcs.2012.09.015); “包含对称性的有限动力系统的循环等价”，in：细胞自动机和离散复杂系统（2014；doi:10/.1007/978-3-319-18812-6)]开发能够大大降低计算成本的计算方法。我们给出了一个详细的算法，并将其应用于（i）紫胶Veliz-Cuba和Stigler提出的大肠杆菌操纵子模型[loc.cit.]，以及（ii）由N.温斯坦等【“秀丽隐杆线虫外阴细胞周期和细胞分化控制中涉及的调控网络模型”，BMC Bioninform 16（1）：1（2015；doi:10\.1186/s12859-015-0498-z)]. 在这两种情况下，我们揭示了这些网络在连续更新下的所有可能的极限环结构。具体来说，对于lac操纵子模型，我们证明考虑344个代表性更新序列就足够了，而不是检查所有（10！>3.6）个连续更新序列，更值得注意的是，这344个表示产生了4个不同的吸引子结构。对秀丽线虫模型进行的类似分析表明，它有125个不同的吸引子结构。最后，我们观察了模型吸引子结构的变化和分布，并使用结果讨论了它们的鲁棒性。

MSC公司：

第92页第42页 系统生物学、网络
34D45号 常微分方程解的吸引子
92-04 生物相关问题的软件、源代码等

关键词：

离散动力系统；布尔网络；更新计划；时序动力系统；吸引子结构；长期行为；枚举；分类

引文：

兹比尔1159.37010；Zbl 1272.92017年；Zbl 1157.05008号；Zbl 1250.20035号；Zbl 1232.93080号

软件：

根西姆；NetworkX公司；BoolNet公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{H.S.Mortveit}和\textit{R.D.Pederson}，公牛。数学。生物学81，第5期，1442-1460（2019；Zbl 1415.92087）
全文： 内政部 arXiv公司

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