基因表達過程中漲落與延遲作用機制的研究.pdf

1、合成生物學是生物科學在21世紀發(fā)展起來的一個新分支。利用合成生物學技術，人們可以在生物體系內構建人工基因調控網絡，并利用這些網絡實現(xiàn)工程應用或者進行科學研究。基因開關是一種重要的基因調控網絡，它可以實現(xiàn)雙穩(wěn)甚至多穩(wěn)特性?；蜷_關體系的研究對理解細胞的同化現(xiàn)象或分化現(xiàn)象，有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　基因開關涉及到亞細胞層次上的生物化學反應。一方面，基因表達是典型的介觀生物反應，其漲落效應非常顯著;另一方面，基因表達過程中存在明

2、顯的時間尺度分離，例如蛋白質的二聚反應、蛋白質和基因的結合、解離反應等都是典型的快反應，而轉錄和翻譯蛋白的過程是明顯的慢反應。轉錄和翻譯作為基因表達必不可少的兩個階段，不僅慢而且涉及一系列的基元反應，它們被認為是延遲反應。因此，基因開關體系中延遲作用是不可忽視的。雖然人們已經非常詳細的研究了漲落對基因開關穩(wěn)定性動力學的作用，但是延遲作用于基因開關穩(wěn)定性動力學的研究還不是很深入。
　　本文，我們采用延遲隨機模擬方法進行研究基因調控網

3、絡的主要模塊—基因開關。研究發(fā)現(xiàn)，當體系位于共存態(tài)（高表達態(tài)（蛋白質A或蛋白質B表達較高的狀態(tài)）與低表達態(tài)（蛋白質A和蛋白質B都表達較少的狀態(tài)）共存），在延遲的影響下，共存態(tài)中的高表達態(tài)或低表達態(tài)會被抑制。另外，我們還觀察到一個臨界點:即（αc，τc）。當延遲時間τ＜τc，我們可以看到一個順序的轉變過程:從高表達態(tài)到共存態(tài)的轉變，進一步從共存態(tài)到低表達態(tài)的轉變。當延遲時間τ＞τc，高表達態(tài)與低表達態(tài)能夠相互轉變。由于基因開關調控過程中存