聖塔非研究所

轉錄調控的隨機性:起源、後果與數學表示

2026-03-18 · 工作論文 · 更新 2026/03/18 下午07:00

摘要 轉錄調控具有顯著的隨機性,部分原因是涉及有限轉錄本集合的合成和降解反應之間的隨機等待時間。額外的隨機性歸因於控制轉錄速率的離散算子狀態之間的隨機轉換。我們開發了一個馬可夫模型,其中這些隨機反應是固有的,以及一系列更簡單的模型,這些模型是從第一個模型中明確導出的,作為不同參數範圍的近似值。這種固有的隨機性會對基因調控網絡的行為產生定量和定性的影響。我們引入了確定性分岔的自然…

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論文資訊

  • 類型:工作論文
  • 編號:工作論文 #804
  • 日期:2026-03-18

摘要

轉錄調控具有顯著的隨機性,部分原因是涉及有限轉錄本集合的合成和降解反應之間的隨機等待時間。額外的隨機性歸因於控制轉錄速率的離散算子狀態之間的隨機轉換。我們開發了一個馬可夫模型,其中這些隨機反應是固有的,以及一系列更簡單的模型,這些模型是從第一個模型中明確導出的,作為不同參數範圍的近似值。這種固有的隨機性會對基因調控網絡的行為產生定量和定性的影響。我們引入了確定性分岔的自然推廣來對隨機系統進行分類,並表明簡單的噪聲遺傳開關具有豐富的分岔結構;其中,即使“底層”確定性系統保持不變,也僅通過改變算子波動率來驅動分叉。我們發現隨機雙穩態,其中確定性方程式預測單穩態,反之亦然。我們推導並求解了這些開關中準穩態之間自發轉換的平均等待時間的方程式。