面向 RNA 分子、家族与网络的统计物理方法
统计力学
2022-07-28 v1 无序系统与神经网络
生物物理
生物大分子
分子网络
摘要
本文聚焦于迷人的 RNA 分子、其由碱基配对相互作用驱动的序列依赖折叠、这些相互作用与自然演化之间的相互作用，以及其多种调控作用。我们四人使用无序系统统计物理的工具与精神，特别是无序（能量/适应度）景观的概念，深入研究了这些主题。在介绍 RNA 分子及其不仅在演化与合成生物学而且在医学中开辟的视角之后，我们将引入这些分子的能量与适应度景观的重要概念。在第三节中，我们将回顾一些用于 RNA 序列到二级结构映射的模型与算法。第四节讨论如何从解链数据推导二级结构能量景观。第五节处理从在不同生物中采样的演化序列数据推断 RNA 结构。这将把焦点从第三节描述的“序列到结构”映射转移到可从 DNA 适配体的实验室演化数据推断的“序列到功能”景观。最后，在第六节中，我们将讨论将相互作用 RNA 分子网络与稳健的系统性调控程序组织联系起来的丰富理论图景。沿此路径，我们将因此探索空间、分子数量和时间多尺度上的现象，展示 RNA 世界的生物学复杂性如何能被统计物理的统一概念所捕捉。
引用
@article{arxiv.2207.13402,
title = {Statistical-physics approaches to RNA molecules, families and networks},
author = {Simona Cocco and Andrea De Martino and Andrea Pagnani and Martin Weigt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.13402},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 6 figures, to appear in "Spin Glass Theory and Far Beyond - Replica Symmetry Breaking after 40 years" (edited by P Charbonneau, E Marinari, G Parisi, F Ricci Tersenghi, G Sicuro and F Zamponi)