基因振荡器网络的随机同步

研究基因振荡器间的同步对于理解生物体在分子与细胞层面的节律现象至关重要。由于天然的细胞内外随机涨落，基因网络具有内在噪声。因此，研究噪声扰动对基因振荡器同步动力学的影响十分重要。从合成生物学视角，实现能使扰动负面作用最小的生物系统也很重要。本文基于系统生物学方法，给出关于随机扰动下基因振荡器同步的一般理论结果。通过利用许多基因振荡器模型的特性，基于控制理论中的 Lur'e 系统方法，给出耦合基因振荡器随机同步的易验证充分条件。并给出最小化噪声影响的设计原理。为证明理论结果的有效性，以一群耦合的 repressillator 作为数值算例。总之，我们提出一种分析基因振荡器网络同步的高效理论方法，有助于理解和检验生物机体中的同步现象。此外，结果实际适用于一般振荡器网络。