代谢通路中的随机涨落

活细胞中分子丰度的涨落可能影响其生长和健康。对于调控分子（例如信号蛋白或转录因子），其表达的涨落会影响网络中下游靶标的水平。在此，我们建立了一个分析框架来研究分子网络中的噪声关联现象。我们特别关注高度互联的代谢网络，其噪声特性可能约束其结构和功能。受线性代谢通路动力学与精确可解的线性排队网络或质量传递系统之间类比的启发，我们推导出了关于代谢网络各种常见模体中中间代谢物丰度涨落的大量结果。在所考察的所有情况中，除一种外，我们发现通路不同节点处的稳态涨落实际上是互不相关的。因此，酶水平的涨落只影响局部特性，不会传播到代谢网络的其他部分，并且中间代谢物可以被不同反应自由共享。我们的方法可能适用于研究具有更复杂拓扑结构的代谢网络，或由类似生化反应支配的蛋白质信号网络。本文还讨论了对代谢组学数据进行生物信息学分析的潜在意义。