周期性外力下的生化网络模体：传递函数与频率响应特性的选择性目录
分子网络
2025-09-24 v1
摘要
理解网络模体的功能，以期洞察它们的组合如何创建驱动细胞功能的更大反应网络，一直是系统生物学的长期追求。这一追求中的一个具体目标是理解单个模体如何对脉冲和振荡信号做出响应。这尤其重要，因为生化网络通常由自然界中以脉冲和振荡形式发生的信号激活。研究此类动力学的一个强大分析工具是传递函数：输入-输出动力学的紧凑频域描述。在这项工作中，我们推导了一组常被研究的网络模体的传递函数，并表征了它们对脉冲和振荡输入的响应。本综述的新颖之处不在于引入新的数学定理或生物学发现，而在于将控制理论中成熟的频域形式体系与周期性外力下生化网络的分析联系起来。在此过程中，我们的贡献有三方面：1. 常见网络模体传递函数的系统推导与汇编：整合了分散在文献中的结果，并为模体级传递函数建立了一致的形式体系。2. 将这些传递函数置于生物学模型中：将抽象的传递函数扩展到具体的生物学背景中，使得结果无需大量数学推导即可直接适用。3. 解决生物学与控制理论对反馈处理之间的歧义：阐明了在传递函数形式体系中应如何理解反馈回路，并调和了生物学文献与面向控制的文献之间的差异。这是通过形式化内在传递函数的概念来实现的。
引用
@article{arxiv.2509.19290,
title = {Biochemical Network Motifs Under Periodic Forcing: A Selective Catalogue of Transfer Functions and Frequency Response Properties},
author = {Nguyen H. N. Tran and Federico Frascoli and Andrew H. A. Clayton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.19290},
year = {2025}
}