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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
訊號路徑與調節電路相互連接，用於感知環境並表達適當的遺傳圖譜。特別是，擴散分子（形態發生素）的梯度決定了給定位置的細胞命運，決定了發育和空間組織。前饋環 (FFL) 電路是最簡單的遺傳架構之一，能夠透過作為振幅檢測設備運作來產生單條模式，其中在中間輸入時實現高輸出電平。在這裡，我們使用基於啟發式最佳化的方法，剖析了包含 FFL 電路所有可能的拓撲和參數值的設計空間。我們探討了對細胞命運轉變的關鍵形態發生素水平的變化敏感或適應的能力。我們找到了四種不同的精度解決方案，對應於四種不相干架構，但顯然只有一種自適應模式，即不相干類型 4 (I4-FFL)。我們進一步進行了理論研究，揭示了這種結構歧視的設計原理，發現下游啟動子的協同作用和合作結合有助於實現絕對適應性反應。隨後，我們分析了這些最佳電路針對動力學參數和分子噪音擾動的穩健性，這使我們能夠描繪適應性、參數敏感性和噪音容限不同的場景，I4-FFL 電路穩健性的相關方面。引人注目的是，我們顯示輸入（與環境相關）和內在（與突變相關）敏感性之間存在強烈的相關性。最後，我們討論了不連貫法規在多功能性和穩健性方面的演變。