超越激活子-抑制子网络：广义 Turing 机制
分子网络
2018-03-22 v1
摘要
Turing 图案形成机制被认为构成了发育中重复结构（如斑马鱼条纹和哺乳动物指趾）形成的基础，但分离出负责图案形成的特定生化物质已被证明非常困难。同时，合成生物学家设计了用于在细胞群落中实现的 Turing 系统，但尚未有一个在实验室中产生可见图案。在这两种情况下，底层化学与涌现生物学之间的关系仍然神秘。为了帮助解开这一谜团，本文提出一个问题：什么样的生化系统能够产生 Turing 图案？我们找到了 Turing 图案起始的一般条件——即从随机噪声中产生不稳定图案的能力——这可能导致最终稳定图案的形成，具体取决于生化的非线性特性。我们发现，种类繁多的系统都能产生稳定的 Turing 图案，包括目前未知的几种系统，例如由两个自激活子组成的双物种系统，以及由短程抑制子和长程激活子组成的系统。我们进一步发现，被广泛认为能够产生稳定图案的系统实际上可能只产生不稳定图案，这些图案最终收敛到空间均匀的浓度。我们的结果表明，比通常认为的更广泛的系统可能负责发育中观察到的图案，或者可能成为合成图案网络的良好候选者。
引用
@article{arxiv.1803.07886,
title = {Beyond activator-inhibitor networks: the generalised Turing mechanism},
author = {Stephen Smith and Neil Dalchau},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.07886},
year = {2018}
}