目标态对齐系综统计结构中的异质性特征
生物物理
2023-04-20 v1
摘要
在有限时间内收敛到功能上重要的目标态是许多生物过程的关键组成部分。我们先前发现，此类动力学的最终逼近阶段表现出普遍类型的随机动力学，这些动力学在逼近动力学的噪声主导与力主导 regime 之间存在定性差异。对于噪声主导 regime，逼近动力学无法提供关于底层力律的信息；而在力主导 regime，它使得对底层动力学的准确推断成为可能。生物系统常表现出显著的参数异质性，例如通过关键分子的拷贝数涨落或调控因子的变异性。在此，我们将目标态对齐（TSA）随机动力学理论拓展，以研究底层随机动力学中参数异质性的影响。我们考察了广泛动力学律以及加性与乘性噪声下向目标态的逼近。我们发现，噪声主导与力主导动力学的不同 regime 对参数异质性的敏感性存在强烈差异。在噪声主导 regime，TSA 系综对力律中的参数异质性不敏感，但对扩散常数的样本间异质性敏感。对于力主导动力学，力律与扩散常数中的参数异质性均会改变非平稳统计行为，尤其是双时协方差函数。在此 regime，TSA 系综提供了对参数异质性的敏感读出。在自然条件下，许多生物系统中的参数异质性无法在实验中控制或消除。我们的结果为分析具有显著异质性的大类系统中的目标态定向动力学提供了系统的理论基础。
引用
@article{arxiv.2304.09719,
title = {Signatures of heterogeneity in the statistical structure of target state aligned ensembles},
author = {Nicolas Lenner and Matthias Häring and Stephan Eule and Jörg Großhans and Fred Wolf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.09719},
year = {2023}
}