两个群体感应耦合阻遏振荡器的灵活动力学
生物物理
2017-02-23 v1 适应与自组织系统
分子网络
摘要
基因振荡器在细胞生命调控中扮演重要角色。其调控效率通常强烈依赖于稳定集体动力学模式的出现，这需要设计基因网络间的相互作用。我们研究了两个相同的合成基因阻遏振荡器的动力学，它们通过一个额外的质粒耦合，该质粒在每个网络中实现群体感应（QS），从而支持全局耦合。在一个基本的基因环振荡器网络中，三个基因以单向方式相互抑制，QS 刺激选定基因的转录活性，从而在这些基因中形成抑制性与刺激性活性之间的竞争。我们选择“启动子强度”、转录抑制的 Hill 协同系数以及耦合强度，即控制基因反应基本速率的参数，进行广泛的分岔分析。结果以动力学状态图的形式呈现。我们发现，反相极限环与稳定的同质和异质稳态的显著多稳态性存在于宽广的控制参数范围内。我们研究了反相极限环的稳定性以及在反相环失去稳定性的参数区域内不规则振荡状态的演化。在这些区域，我们观察到在异常大的耦合强度区间内，发展出复杂振荡、集体混沌以及规则极限环与复杂振荡之间的多稳态性。QS 耦合刺激了具有空间对称和不对称部分极限环的混沌内周期窗口的出现，这反过来又将混沌类型从简单的反相特征转变为由具有交替极性的轨迹片段组成的混沌。摘要截断……
引用
@article{arxiv.1610.02440,
title = {Flexible Dynamics of Two Quorum Sensing Coupled Repressilators},
author = {Edward H. Hellen and Evgeny Volkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.02440},
year = {2017}
}
备注
30 pages, 19 figures