具有振荡动力学的随机反应网络的矩闭合稳定性分析

在微观尺度上，具有振荡行为的生化反应在合成生物学中起着至关重要的作用。尽管宏观极限下确定性化学振荡器的稳健稳定性理论已经存在，随机振荡器的动力学稳定性仍是正在进行的研究课题。化学主方程结合动力学蒙特卡洛模拟构成了对微观系统建模的最精确方法。然而，由于求解完全概率模型的困难，大多数稳定性分析研究都集中于受外部扰动的振荡器描述。在此，我们应用最大熵原理作为振荡网络矩方程的闭合准则，并对受内部扰动的Brusselator网络进行稳定性分析。特别地，我们讨论了动力学参数和规模参数对该具有内禀噪声的随机振荡系统动力学的影响。我们的数值实验表明，动力学参数的变化会导致现象学与动力学Hopf分岔，而在振荡区减小的系统规模可在系综水平上逆转随机Hopf动力学分岔。这是振荡系统随机动力学的一个独特特征，在宏观极限中无已知对应。