稳定Lévy噪声激励下基因调控系统中最可能演化轨迹
分子网络
2019-01-29 v2 亚细胞过程
摘要
我们研究了基因调控系统中转录因子激活剂浓度演化的最可能轨迹，其中考虑了合成反应速率中的非高斯稳定Lévy噪声。我们通过空间上最大化系统路径的概率密度(即关联非局部Fokker-Planck方程的解)来计算最可能轨迹。我们特别考察了对于特定参数从低浓度态到高浓度态(即可能的转录状态)的那些最可能轨迹，以深入理解转录过程及转录可能发生的关键时刻。这使我们能够：(i) 可视化浓度演化的进程(即观察系统是否在给定时间段内进入转录状态)；(ii) 通过在参数空间中特定区域选取特定噪声参数来预测或避免某些转录。此外，我们在此基因模型系统中发现了一些奇特或反直觉的现象，包括(a) 在相同非对称Lévy噪声下，较小的噪声强度可能触发转录过程，而较大的噪声强度却不能。该现象在对称Lévy噪声情况下不会出现；(b) 对称Lévy运动总是诱导向高浓度的转移，但某些非对称Lévy运动不触发向转录的切换。这些发现为进一步实验研究提供了见解，以实现或避免特定基因转录，并可能与医学进展相关。
引用
@article{arxiv.1810.09913,
title = {Most Probable Evolution Trajectories in a Genetic Regulatory System Excited by Stable L\'evy Noise},
author = {Xiujun Cheng and Hui Wang and Xiao Wang and Jinqiao Duan and Xiaofan Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.09913},
year = {2019}
}