形态发生中近临界基因表达于胚胎边界精确性的探讨
生物物理
2025-05-19 v1 分子网络
摘要
胚胎发育依赖于锐利、精确的基因表达边界形成。在果蝇 Drosophila melanogaster 中，边界形成有据称在动力学临界点发生。然而，在 hunchback（hb）基因的典型案例中，证据表明边界形成发生在双稳态态样，而非动力学临界点。我们构建了 hb 表达的最小模型，并识别出一个调节系统从单稳态态样到双稳态态样的单个参数，横跨临界点。我们发现，当系统处于弱双稳态—即临近但不处于临界点时，边界精确性得到最大化，这在两个关键双稳态效应之间实现了最佳权衡：边界锐化和噪声放大。将 Hb 蛋白的扩散纳入模型后，我们证明边界精确性在最佳双稳态程度和最佳扩散强度同时达到最大化。我们的工作阐明了精确边界形成的设计原则，并对多细胞系统的图案形成具有一般性意义。
引用
@article{arxiv.2505.11212,
title = {Near-critical gene expression in embryonic boundary precision},
author = {Michael Vennettilli and Krishna P. Ramachandran and Andrew Mugler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.11212},
year = {2025}
}
备注
6 pages, 4 figures