非一致前馈回路中的信号表现权衡

生物系统中的信号处理由专门网络精细执行，这些网络是网络模体的模块化组装。模体是任何活细胞中大量存在的独立功能电路。一种非常常见的网络模体是前馈回路（FFL），它通过网络中直接和间接的方式，由上游节点调控下游节点。若直接与间接调控相互拮抗，则该模体称为非一致前馈回路（ICFFL）。本研究旨在探索四种类型 ICFFL 在进化选择中差异的原因。作为比较度量，我从时间动力学和稳态下模体输入-输出节点间的互信息计算了灵敏度放大、适应精度和效率。ICFFL II 在适应方面效率很高，但信息处理能力较差。另一方面，ICFFL I 和 III 在信息传递方面优于适应效率。在自然选择的压力下，哪一种是最适应的？为解决这一难题，我借助多目标帕累托效率。在帕累托任务空间中得到的结果，与真核生物和原核生物中所有类型的已报道丰度水平吻合良好。