有噪声与无噪声下双稳态分子开关的极限动力学

我们考虑包含两种相互抑制的基因调控网络的生物群体动力学，其可导致双稳态开关行为。我们在无任何噪声的情况下完全刻画了它们的局部和全局动力学，进而考虑当系统中存在主导慢变量时，来自爆发（转录或翻译）的噪声或分子降解率中的高斯噪声的影响。我们解析地展示了群体中的稳态分布如何从一个单峰分布通过一个双峰分布变化，并给出了全局渐近稳定的不变平稳密度的显式解析形式。相当引人注目的是，平稳密度相对于表征双稳态开关分子行为的参数的行为，在存在来自爆发的噪声以及存在降解率中的高斯噪声时，定性上是相同的。这意味着不能基于细胞群体中的平稳分子分布来区分噪声的主导来源或性质。我们最后展示了具有爆发但有两个主导慢基因的开关模型具有一个渐近稳定的平稳密度。