诱导性遗传电路的动力学

基因之间以复杂的相互作用网络相连，其中一个基因的产物常常是调节另一个基因表达的转录因子。许多这些网络基于少数基本构型，导致各种类型的开关和振荡器。然而，这些故事还不止于哪些转录因子控制这些各种电路。这些转录因子本身常常受到效应分子的控制，这些分子与之结合并改变其活性水平。传统上，许多美妙的工作展示了如何通过检查参数，如转录率、降解率和解离常数来调整这些基本调控架构的稳定性，从而引出如双稳态等行为。然而，这些研究是在不询问这些量在活细胞中如何实时改变的前提下进行的，而不是在实验室生物学家的移液器或计算生物学家的计算机屏幕上。本文以统计力学模型为转向，关注内源性信号调节器，如效应浓度，而非便利但更遥远的调节器，如解离常数、转录率和降解率。我们还对比了传统使用 Hill 函数描述转录因子结合与更详细的热力学模型的方法。这种方法提供了关于生物学参数如何被调节以控制生物细胞中调控构型稳定性的见解，有时会比使用 Hill 函数和通过手工调整电路参数看到的情形截然不同。