基于二维分子信号分析的群体感应中合作者表征
信息论
2020-09-03 v2 math.IT
摘要
在群体感应（QS）中，细菌交换分子信号以协同工作。本文提出一个可解析处理的模型，用于表征二维（2D）环境中细菌种群内的 QS 信号传播以及响应性合作细菌（即合作者）的数量。与先前具有确定性拓扑和简化分子传播信道的工作不同，本研究考虑随机分布细菌间的连续发射、扩散、降解与接收。利用随机几何，推导了 2D 信道响应及细菌处相应的合作概率。基于该概率，推导了合作者数量的矩生成函数及各阶矩的新表达式。解析结果与基于粒子的方法获得的仿真结果一致。此外，比较了泊松分布与高斯分布以近似合作者数量的分布，其中泊松分布提供了最佳的整体近似。所推导的信道响应可普遍应用于任何单发射机或多发射机持续向 2D 环境释放分子的传播通信模型。所推导的合作者数量统计量可用于预测和控制 QS 过程，例如预测并降低生物膜形成的可能性。
引用
@article{arxiv.2006.04706,
title = {Characterization of Cooperators in Quorum Sensing with 2D Molecular Signal Analysis},
author = {Yuting Fang and Adam Noel and Andrew W. Eckford and Nan Yang and Jing Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.04706},
year = {2020}
}
备注
33 pages; 22 figures; submitted for possible publication