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論文資訊
- 類型：工作論文
- 編號：工作論文 #371
- 日期：2026-03-18
摘要
模組化和層次結構是生物組織的兩個基本特徵。它們滲透到細胞計算的邏輯、對不斷變化的環境的適應性反應和進化性。然而，對於如何正確衡量它們還沒有達成普遍共識。在這裡，我們提供了動態層次結構和模組化的有基礎的理論定義。這可以透過動態主幹（DB）的辨識來實現，動態主幹是包含任何基因調控網路的所有動態重要組成部分的最小子圖。我們的方法論是基於任何動態行為背後最基本的特徵：因果關係原則。在基因調控網絡中，這項原理是透過轉錄因子對其目標基因的調控來實現的。作為案例研究，我們分析了酵母和大腸桿菌基因轉錄調控網絡中的 DB 結構。儘管這些網路顯示出相似的全域拓撲模式，但它們的資料庫卻顯示出截然不同的架構。大腸桿菌網絡中存在明顯的自上而下的層次結構，而酵母網絡則顯示出領結結構。兩個系統中都識別了多個模組，儘管它們在資料庫中的數量和位置明顯不同，這表明有兩種不同的邏輯組織形式。我們的方法允許明確定義核心動態模組及其分層組織，而不使用任何可調參數，並且它可以應用於因果依賴關係的任意有向圖。