从细菌基因调控网络中的纤维对称预测同步基因共表达模式
分子网络
2021-07-28 v1 生物物理
数据分析、统计与概率
基因组学
摘要
背景：基因调控网络协调基因在不同生理状态下的表达，并确保细胞子系统中基因的同步表达，这对细胞的一致功能至关重要。在此我们探讨仅从网络结构能否预测基因同步的问题。我们最近已表明，同步基因表达可从基因调控网络 (GRN) 的对称性预测，并由对称纤维的概念描述。我们展示了对称纤维根据基因的“输入树”（信号可到达基因的网络路径集合）的对称性将基因划分为称为纤维的组。在理想化动态基因表达模型中，纤维中的所有基因完全同步，而较不理想化的模型——基因输入函数因基因而异——预测对称破缺与去同步。结果：为研究基因纤维的功能作用并检验部分纤维诱导的共表达在现实中是否保留，我们分析大肠杆菌与枯草芽孢杆菌基因调控网络的基因纤维，并将其与表达数据对比。我们发现了与理想化基因表达动力学下对称纤维一致的近似基因共表达模式。这表明仅网络结构就提供了关于基因同步的有用信息，并提示纤维内的基因输入函数可能受进化压力进一步精简以实现基因共表达。结论：因此，基因纤维提供了一个合理的概念工具，用以描述由网络拓扑诱导并受基因表达机制细节塑造的可调共表达。
引用
@article{arxiv.2104.08256,
title = {Predicting synchronized gene coexpression patterns from fibration symmetries in gene regulatory networks in bacteria},
author = {Ian Leifer and Mishael Sánchez-Pérez and Cecilia Ishida and Hernán A. Makse},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.08256},
year = {2021}
}