高维开关与细胞分化建模

许多基因已被确认为驱动细胞分化，但由于其复杂相互作用，理解其集体行为需要数学建模。有趣的是，已在众多发育背景尤其是造血过程中观察到，调控分化的基因尽管相互拮抗，却在祖细胞中初始共表达，之后一个上调而其他下调。我们刻画了三类通用“主调控网络”在分子水平依实验观测相互作用（包括bHLH蛋白二聚化）建模、且含任意数量拮抗组分时，表现为“多开关”、以全或无方式指导分化至多于2种可能结果中特定细胞类型的条件。bHLH二聚化网络在竞争较低时可轻易展现多种拮抗因子共存（给出了一个简单刻画）。决策可由竞争的瞬时增强强制触发，这可能对应于某些与Id蛋白相关的未解释实验观测；响应速度随网络所受初始条件变化，或可解释重编程时细胞行为的某些方面。拮抗因子在低水平共存于分化早期或多能干细胞中，可能是这些因子间相互作用的固有属性，无需特定调控系统。