涌现双稳态：加性与乘性噪声的效应

在基因表达调控中，正反馈与协同性通常被认为是获得双稳表达状态所必需的。近期，一种被称为涌现双稳态的新机制被提出，该机制仅涉及正反馈，而调控中无需协同性。由于合成的蛋白质对细胞生长的抑制，有效产生了一个额外的正反馈回路。这种在合成电路中得到证明的机制，在自然系统中可能也很普遍，正如近期一些实验结果所表明的那样。本文中，我们研究了加性与乘性噪声对支配涌现双稳态动力学的影响。所采用的计算方案基于朗之万与福克-普朗克形式。我们计算了不同噪声强度与系统参数下的蛋白质水平稳态概率分布与平均首通时间。在双稳态区域，双峰概率分布被证明是对数正态分布与高斯分布的线性组合。我们进一步计算了不同噪声强度与系统参数下各个分布的方差及分布的相对权重。此外，还指出了模型结果的实验相关性。