通过表观反馈调控实现瓦丁顿景观中的稳态流（Homeorhesis）

在多细胞生物中，细胞在早期发育过程中分化为若干不同的类型。每种细胞状态的确定、各细胞类型的比例以及细胞分化过程中的发育路径，都是高度受调控的过程，并在整个发育过程中对噪声和环境扰动具有鲁棒性。瓦丁顿以表观遗传景观隐喻地描绘了这种鲁棒性，其中每种细胞状态的鲁棒性由景观中的每个山谷表示。这种鲁棒性现被概念化为基因表达动力系统趋向吸引子的过程。然而，对于景观变化的起源仍理解不全，该变化伴随对应于分化过程的山谷分支。发育生物学的最新进展揭示了表观遗传修饰所涉及的分子过程，这将是理解缓慢景观变化本质的关键。尽管如此，基因表达与表观遗传修饰之间的相互作用对鲁棒性景观变化（即稳态流 homeorhesis）的贡献仍不清楚。在此，我们引入一个理论模型，将表观遗传修饰与由调控网络驱动的基因表达动力学相结合。在该模型中，表观遗传修饰改变了表达的可行性，即表达动力学的阈值，并引入了从表达到阈值水平的缓慢正反馈过程。在此类表观反馈下，具有不同表达模式的若干不动点吸引子被层级式生成，塑造出伴随山谷连续分支的表观遗传景观。该理论基于具有缓慢反馈强化的动力系统理论，为解释瓦丁顿所假设的发育中的稳态流提供了定量框架。