生物分子振荡器对脉冲扰动的鲁棒性

生物分子振荡器可在存在环境扰动（静态或动态）时稳健运行。尽管不同电路参数与机制对稳态扰动鲁棒性的影响已被研究，动态扰动下的情形相对不明。为此，我们采用一种基准三蛋白振荡器设计——阻遏振荡器（repressilator）——并借助计算及 Floquet 理论解析工具研究其对脉冲扰动的鲁棒性。我们发现，直接计算得到施加脉冲扰动后振荡器稳定所需时间的度量，与 Floquet 理论给出的度量良好相关。我们探究了 Floquet 度量的参数依赖性，发现增大有效延迟的参数可增强对脉冲扰动的鲁棒性。我们发现诸如增加环振荡器中蛋白数量以及添加正反馈等结构改变，二者均增大有效延迟，从而促进此类鲁棒性。这些结果凸显了此类设计原则，尤其是延迟的作用，用于设计对脉冲扰动鲁棒的振荡器。