本文關(guān)鍵詞：噪聲和延遲協(xié)同對基因網(wǎng)絡(luò)中開關(guān)切換行為研究

  更多相關(guān)文章： 噪聲 時(shí)間延遲 概率密度 平均首通時(shí)間 隨機(jī)共振

【摘要】：本文研究了單基因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、基因表達(dá)中的緊急雙穩(wěn)態(tài)模型和miR-17-92調(diào)控Myc/E2F基因表達(dá)系統(tǒng)中關(guān)聯(lián)噪聲作用下的時(shí)間延遲效應(yīng)。首先在第二章闡述了與本論文相關(guān)的隨機(jī)和延遲理論,然后運(yùn)用小時(shí)間延遲近似理論和隨機(jī)模擬方法,分析了關(guān)聯(lián)噪聲強(qiáng)度和延遲時(shí)間對基因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的影響。獲得了如下研究成果：第三章,在單基因網(wǎng)絡(luò)中研究了時(shí)間延遲(Td,T8,Tg)和關(guān)聯(lián)噪聲強(qiáng)度λi(i=d,s,g)的協(xié)同作用分別對基因開關(guān)切換過程中概率密度、開關(guān)切換時(shí)間即平均首通時(shí)間的影響。結(jié)果表明：(1)關(guān)聯(lián)噪聲λi可以使蛋白質(zhì)濃度從高濃度態(tài)轉(zhuǎn)化到低濃度態(tài),換句話說可以誘導(dǎo)基因開關(guān)從閉合狀態(tài)到斷開狀態(tài)的切換。(2)當(dāng)λi0時(shí),降解過程中的時(shí)間延遲τd可以誘導(dǎo)基因開關(guān)從斷開狀態(tài)到閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)化,合成過程和全局過程中時(shí)間延遲T8,T9卻誘導(dǎo)開關(guān)從閉合到斷開態(tài)；當(dāng)λi0時(shí),τd和τs可以誘導(dǎo)開關(guān)從斷開態(tài)切換到閉合態(tài),而此時(shí)全局過程中時(shí)間延遲卻誘導(dǎo)開關(guān)從閉合切換到斷開態(tài)。(3)開關(guān)切換的時(shí)間也就是兩個(gè)態(tài)之間轉(zhuǎn)化的平均首通時(shí)間并在噪聲誘導(dǎo)下出現(xiàn)了極大值(即噪聲增強(qiáng)穩(wěn)定性效應(yīng)),然而在降解過程時(shí)間延遲的影響下這個(gè)極大值消失。(4)τd和τs在基因開關(guān)切換的過程中對這一現(xiàn)象的影響起著相對的作用,即它們對平均首通時(shí)間的影響是相互抵消的。第四章,對基因表達(dá)中的緊急雙穩(wěn)態(tài)模型研究表明：(1)隨著乘性噪聲D1,D2和加性噪聲Q1,Q2的增大,SPD的結(jié)構(gòu)從高濃度態(tài)向低濃度態(tài)躍遷,即出現(xiàn)了緊急雙穩(wěn)現(xiàn)象。(2)但是λ對SPD的影響顯示并未出現(xiàn)緊急雙穩(wěn)現(xiàn)象。當(dāng)K和τ增大時(shí),蛋白質(zhì)高濃度態(tài)增大,低濃度態(tài)減小至消失,也就是說緊急雙穩(wěn)現(xiàn)象消失。(3)進(jìn)一步定量分析了噪聲和延遲反饋對兩穩(wěn)定態(tài)之間躍遷時(shí)間的影響。MFPT作為噪聲強(qiáng)度(D或Q)的函數(shù)存在極大值。關(guān)聯(lián)噪聲強(qiáng)度λ,時(shí)間延遲丁及延遲反饋強(qiáng)度K能夠增強(qiáng)高濃度態(tài)的穩(wěn)定性。第五章,對miR-17-92調(diào)控的Myc/E2F基因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究結(jié)果顯示：(1)時(shí)間延遲τ和關(guān)聯(lián)噪聲強(qiáng)度λ可以使蛋白質(zhì)濃度從低濃度往高濃度態(tài)躍遷。(2)MFPT作為噪聲強(qiáng)度(D或Q)的函數(shù)存在極大值,這個(gè)極大值預(yù)示了存在一個(gè)近似的噪聲強(qiáng)度能使MFPT出現(xiàn)極大值。也就是說時(shí)間延遲τ和關(guān)聯(lián)噪聲強(qiáng)度λ增強(qiáng)了高濃度態(tài)的穩(wěn)定性。(3)SNR隨著Q的變化存在隨機(jī)共振和隨機(jī)反共振現(xiàn)象。然而,隨著D變化只存在隨機(jī)共振現(xiàn)象。當(dāng)SNR隨著Q變化時(shí),λ和7τ都增強(qiáng)了隨機(jī)共振,削弱隨機(jī)反共振現(xiàn)象。SNR隨著D變化時(shí)出現(xiàn)隨機(jī)共振。λ增強(qiáng)了隨機(jī)共振現(xiàn)象,然而τ卻削弱了隨機(jī)共振現(xiàn)象。不過當(dāng)SNR作為λ的函數(shù)時(shí),τ不僅削弱了隨機(jī)共振現(xiàn)象,而且使隨機(jī)共振現(xiàn)象消失。
【關(guān)鍵詞】：噪聲 時(shí)間延遲 概率密度 平均首通時(shí)間 隨機(jī)共振
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q811.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 引言11-17
• 1.1 本論文的研究背景和現(xiàn)狀11-14
• 1.1.1 噪聲和延遲協(xié)同作用下的非線性系統(tǒng)11
• 1.1.2 基因表達(dá)系統(tǒng)中噪聲和時(shí)間延遲的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2 本論文的研究意義14-16
• 1.3 本論文的主要內(nèi)容和安排16-17
• 第二章 隨機(jī)和延遲的相關(guān)理論17-41
• 2.1 理論分析17-38
• 2.1.1 布朗運(yùn)動(dòng)的Langevin方程17-20
• 2.1.2 高斯白噪聲驅(qū)動(dòng)下的Fokker-Planck方程20-25
• 2.1.3 噪聲和延遲協(xié)同作用下的系統(tǒng)Fokker-Planck方程25-31
• 2.1.4 平均首通時(shí)間31-35
• 2.1.5 隨機(jī)共振35-38
• 2.2 隨機(jī)模擬38-41
• 第三章 噪聲和延遲協(xié)同作用對單基因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響41-57
• 3.1 噪聲和延遲協(xié)同作用下的單基因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型41-44
• 3.2 噪聲和延遲協(xié)同對概率分布的影響44-49
• 3.3 噪聲和延遲協(xié)同對首通時(shí)間的影響49-52
• 3.4 小結(jié)與討論52-57
• 第四章 噪聲和延遲誘導(dǎo)下的基因表達(dá)中的緊急雙穩(wěn)態(tài)模型57-73
• 4.1 噪聲和延遲協(xié)同作用下的緊急雙穩(wěn)態(tài)模型57-58
• 4.2 噪聲和延遲反饋對概率分布的影響58-64
• 4.3 噪聲和延遲反饋對首通時(shí)間的影響64-67
• 4.4 小結(jié)與討論67-73
• 第五章 噪聲和延遲作用下的miR-17-92調(diào)控Myc/E2F基因表達(dá)系統(tǒng)73-89
• 5.1 噪聲和延遲協(xié)同作用下的miR-17-92調(diào)制E2F/Myc基因表達(dá)模型73-76
• 5.2 噪聲和延遲協(xié)同對概率分布的影響76-79
• 5.3 噪聲和延遲協(xié)同對首通時(shí)間的影響79-82
• 5.4 噪聲和延遲協(xié)同對隨機(jī)共振的影響82-86
• 5.5 小結(jié)與討論86-89
• 第六章 總結(jié)與展望89-91
• 6.1 總結(jié)89-90
• 6.2 展望90-91
• 致謝91-93
• 參考文獻(xiàn)93-105
• 附錄A (攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文)105-107
• 附錄B (攻讀碩士學(xué)位期間參與項(xiàng)目及獲獎(jiǎng))107

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