克隆细胞群体中不对称损伤分离的统计理论
种群与进化
2023-02-17 v1 适应与自组织系统
生物物理
摘要
不对称损伤分离（ADS）在单细胞生物中普遍存在：母细胞分裂后，其两个子细胞有时获得略有差异、有时获得差异显著的母细胞中所积累受损蛋白的比例。先前的研究表明，ADS 通过使整个群体焕新并延续，相比对称分裂细胞具有选择优势。在本文中，我们关注于多种 ADS 模型下个体谱系中损伤的统计性质以及生长群体中总体损伤分布，这些模型具有 governing 损伤积累、分离以及寿命对损伤的依赖的不同规则。我们证明，对于一大类确定性 ADS 规则，沿谱系的损伤轨迹是混沌的，且在给定时间出生的细胞中损伤分布渐近地变为分形。通过利用线性 ADS 模型与混沌理论中已知的迭代函数系统之间的类比，我们推导了平稳损伤密度分布的 Frobenius-Perron 方程，并解析计算了损伤分布矩与分形维数。我们还研究了 ADS 模型的非线性与随机变体，并展示了损伤分布显著特征的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2302.08071,
title = {Statistical Theory of Asymmetric Damage Segregation in Clonal Cell Populations},
author = {Arkady Pikovsky and Lev S. Tsimring},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.08071},
year = {2023}
}
备注
Mathematical Biosciences, 2023 (in press)