转录因子网络中振荡环路的动力学理论

我们为各种类型的转录因子基因振荡器开发了一个详细的理论框架。我们进一步证明，通过耦合两个或多个独立的Goodwin-Griffith振荡器（通过-OR-或-AND-型逻辑），可以构建可调谐且对关键控制参数扰动具有鲁棒性的基因振荡器。迄今为止文献中构建的大多数耦合振荡器似乎是-OR-型的。当其中一个-OR-型耦合振荡器出现瞬态扰动时，系统的整体周期保持不变（周期缓冲），而在-AND-型耦合的情况下，系统的整体周期向受扰振荡器移动。尽管存在周期缓冲，但通过-OR-型逻辑耦合的振荡器的振幅对与启动子状态动力学相关的参数扰动比-AND-型更敏感。进一步分析表明，-AND-型耦合双反馈振荡器的周期可以在不牺牲振幅的情况下进行调谐。利用这些结果，我们推导了在不牺牲振幅的情况下控制鲁棒且可调谐的合成基因振荡器的基本设计原则。