聖塔非研究所

模型遺傳電路的多功能性和穩健性權衡

2026-03-18 · 工作論文 · 更新 2026/03/18 下午03:35

摘要 大多數細胞系統,從大分子到遺傳網絡,都具有不只一種功能。涉及網路的例子包括由 Hox 基因和果蠅分割基因形成的轉錄調控迴路,它們在早期和晚期發育事件中發揮作用。執行多種功能的需求是否嚴重限制了網路架構?這是否意味著功能之間的穩健性權衡?也就是說,如果一種功能對突變具有高度穩健性,那麼其他功能是否高度敏感,反之亦然?幾乎沒有現有證據可以回答這些問題。我們用轉錄調控網路的通用…

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論文資訊

  • 類型:工作論文
  • 編號:工作論文 #441
  • 日期:2026-03-18

摘要

大多數細胞系統,從大分子到遺傳網絡,都具有不只一種功能。涉及網路的例子包括由 Hox 基因和果蠅分割基因形成的轉錄調控迴路,它們在早期和晚期發育事件中發揮作用。執行多種功能的需求是否嚴重限制了網路架構?這是否意味著功能之間的穩健性權衡?也就是說,如果一種功能對突變具有高度穩健性,那麼其他功能是否高度敏感,反之亦然?幾乎沒有現有證據可以回答這些問題。我們用轉錄調控網路的通用模型來解決這些問題。我們表明,要求監管網路執行額外功能會以指數方式限制允許的網路架構的數量。然而,一種功能對調節突變的穩健性與其他功能的穩健性不相關或呈弱正相關。這意味著我們研究的系統中通常不會出現穩健性權衡。只要有多種可供選擇的網路結構,每種網路結構都能滿足所有所需的功能,多種功能就可以透過逐步達爾文進化來獲得高度的穩健性。