生化系统中缓冲-反馈调控的频域特性与基本极限
最优化与控制
2018-02-02 v1 分子网络
摘要
生化系统中的反馈调控是稳态的基础,其失效会导致疾病或死亡。近期研究发现,反馈与缓冲(利用分子储库维持分子浓度)之间的协作常对生化调控至关重要,且缓冲可充当微分或超前控制器。然而,缓冲在重要方面不同于微分反馈:它通常不受并行反馈环上稳定性约束的限制,对某些信号它反而充当低通滤波器,并且它能改变闭环系统中扰动的位置。在此,我们提出一个频域框架用于研究缓冲-反馈系统的调控特性。我们确定了标准单输出闭环传递函数并讨论了环路整形特性。我们还推导了缓冲-反馈调控的新颖基本极限,表明缓冲与去除过程可降低反馈调控的基本极限。我们将该框架应用于研究具磷酸肌酸缓冲的糖酵解(无氧代谢)调控。
引用
@article{arxiv.1802.00112,
title = {Frequency Domain Properties and Fundamental Limits of Buffer-Feedback Regulation in Biochemical Systems},
author = {Edward J. Hancock and Jordan Ang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.00112},
year = {2018}
}