用于建模与分析细胞内交通的核糖体流模型网络
分子网络
2018-11-20 v1
摘要
带输入与输出的核糖体流模型（RFMIO）是一种确定性动力系统，已用于研究mRNA翻译过程中的核糖体流。RFMIO及其变体封装了与核糖体流建模相关的重要特性，例如沿mRNA分子的“交通堵塞”可能演化及非均匀延伸速率，也可用于研究转录、转运等其他细胞内过程。在此，我们将互连RFMIO网络视为建模、分析和重新设计蛋白质生产复杂机制的基本工具。在这些网络中，每个RFMIO的输出可利用连接权重分配给其他若干RFMIO的输入。我们证明在相当一般的反馈连接下，该网络具有两个重要性质：（1）它存在唯一稳态且每条轨迹收敛于该稳态；（2）如何确定连接权重以使网络稳态输出最大化的问题是凸优化问题。这些数学性质使这些网络非常适合作为各种现象的模型：性质（1）意味着行为可预测且有序，性质（2）意味着即使对大规模网络，确定最优权重在数值上也是易处理的。针对RFMIO前馈网络的特定情况，我们证明了一个额外有用性质，即网络稳态存在谱表示，因此无需任何动力学数值仿真即可确定。我们描述了这些结果对若干基本生物现象与生物技术目标的意义。
引用
@article{arxiv.1811.07661,
title = {Networks of ribosome flow models for modeling and analyzing intracellular traffic},
author = {Itzik Nanikashvili and Yoram Zarai and Alexander Ovseevich and Tamir Tuller and Michael Margaliot},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.07661},
year = {2018}
}