通过化学福克-普朗克方程控制多模态生物分子系统中的峰值锐度

细胞内生物分子系统由于低分子拷贝数而表现出固有的随机性，导致多模态概率分布，这在概率分化和细胞决策中起着关键作用。控制生物分子系统中多模态概率分布的离散度对于调节随机行为、鲁棒性和适应性至关重要。然而，修改系统参数以调整离散度通常会影响峰值位置，可能改变所需的表型，甚至改变遗传通路中的基本行为。在本文中，我们建立了一个理论框架，利用化学福克-普朗克方程和锐度（衡量围绕单个峰值的概率集中程度的度量），在保持峰值位置和模态的同时独立控制离散度。通过分析CFPE的稳态解，我们推导出在不改变峰值位置或模态的情况下单调调节峰值锐度的明确条件。我们通过双模态化学系统的蒙特卡洛模拟验证了该方法，证明了在保持结构稳定性的同时有效控制离散度。该框架为设计具有可调节随机特性的生物分子系统提供了系统方法，有助于合成生物学和概率细胞调节的进步。