随机遗传电路的确定性表征

对于分子数量较少的细胞生化反应系统，化学反应事件伴随着显著的噪声。这种分子噪声可能导致与确定性速率方程模型预测截然不同的行为。遗憾的是，用于检验随机系统定性行为的解析方法寥寥无几。本文描述了一种将确定性分析扩展以包含分子噪声导致的主导阶修正的方法。该方法使得随机模型的稳态行为易于计算，便于绘制包含随机效应的稳定性相图，并揭示了模型参数如何影响噪声敏感性，这是数值模拟无法企及的。作为示例，我们考虑了两个遗传电路：一个双稳态正反馈回路和一个负反馈振荡器。我们发现，在正反馈电路中，翻译激活比转录调控产生稳定得多的系统。相反，在由正反馈开关触发的负反馈回路中，转录调控的随机性被利用来产生可重复的振荡。