揭示开放化学反应网络中的噪声放大与抑制
分子网络
2018-01-26 v1
摘要
随机涨落对复杂生物系统动力学行为的影响是一个长期存在的问题，理解该问题将阐明自然对固有噪声水平施加的进化压力，并有助于理性设计具有可控噪声的合成网络。利用Itō随机微分方程形式，我们对若干包含不同分子物种的模型系统进行了分析与数值分析，这些物种与环境接触并通过质量作用动力学相互作用。这些系统代表例如生物分子寡聚化过程、复合物断裂反应、信号级联或代谢网络。对于缺陷值为零且容许详细平衡或复合物平衡稳态的化学反应网络，所有分子物种互不相关。各物种分子数服从泊松分布，其衡量固有噪声的范诺因子等于1。缺陷值为一的系统具有不平衡的非平衡稳态与非零S-流（定义为复合物间通量乘以适当的化学计量系数）。此时，若通量从复杂度最低流向最高物种，则各物种噪声被抑制；若通量反向则被放大。我们将这些结果推广至具有两个独立非零S-流的缺陷值为二的系统，并猜想类似关系对更高缺陷值系统亦成立。
引用
@article{arxiv.1801.08515,
title = {Deciphering noise amplification and reduction in open chemical reaction networks},
author = {Fabrizio Pucci and Marianne Rooman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.08515},
year = {2018}
}