张家军
- 作品数：12 被引量：29H指数：2
- 供职机构：中山大学数学与计算科学学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金广东省教育科学规划项目广东省自然科学基金更多>>
- 相关领域：生物学理学自动化与计算机技术文化科学更多>>
- 基因调控系统中反馈压制的噪声:慢转录情形
- 2010年
- 对于基因调控系统,噪声与反馈之间的关系一直是令人关注的话题.本文以基本的正负反馈环路为模型,同时考虑了一个重要但被以往研究忽视的因素:非平衡基因状态波动或慢转录过程(如在真核细胞中),研究了反馈对噪声的效果,导出了修正的波动-耗散关系,显示出慢转录过程的速率对噪声与反馈之间的关系有重要影响.主要的定性影响包括:在无反馈情形,慢转录总是扩大内部噪声,但这种扩大效果随着慢转录过程速率的不断变大而逐渐消失,然而慢转录对外部噪声没有影响;相反地,负反馈在慢转录情形总是减低内部噪声,但减低的程度依赖于慢转录过程的速率,而正反馈在慢转录情形总是同时扩大内部噪声和减低外部噪声,但扩大或减低的程度依赖于慢转录过程的速率.此外,用Gillespie算法验证了理论预测.本研究为从生物物理学的角度理解噪声信号在自然网络中是如何传播的奠定了基础,也对理解细胞内部过程有指导意义.
- 苑占江张家军周天寿
- 关键词：噪声正反馈负反馈
- 网络模块的生物学功能与辨识
- 细胞是个复杂的调控网络,这样复杂的系统是如何组织以及在进化过程中如何演化的是生物学研究的中心问题。目前的研究更多关注的是细胞的构成组分,而人们还不清楚这些成分是如何组织和进化而产生复杂的生物学功能。大量的研究表明细胞复杂...
- 张家军
- 关键词：基因调控网络动力学网络模块反馈回路
- 基因调控网络模块的功能研究
- 40年前，Monod和Jacob大胆预测：基本的细胞过程（如异化、蛋白质调控、代谢过程等）是通过基因水平上的信号通路来完成的，这种预测为描述许多细化的、基因水平上的重要调控机制奠定了基础。由于自然发生的调控网络太复杂，因...
- 张家军
- 关键词：基因调控网络网络模块反馈回路
- 文献传递
- 生化系统中的非马氏效果
- 生化系统中的随机效果是个令人关注的话题。这种系统的传统研究大多数是基于马氏假设的化学主方程,然而生化过程一般是非马氏的,例如,从基因的‘off’状态到‘on’状态的等待时间一般是服从非指数分布的。对于非马氏过程的生化系统...
- 周天寿张家军
- 关键词：生化系统主方程基因调控
- 文献传递
- 基因自调控环路的功能被引量：2
- 2010年
- 作为最简单且最典型的网络模块,基因自调控环路(其构成的反馈调控可以抑制或激活基因自身的表达)广泛存在于生物调控网络中,且是许多生物学功能的产生基础。虽然基因自调控环路很早以前便引起理论生物学家和实验生物学家的广泛关注,但随着对其生物学功能了解的日趋丰富,特别是当考虑细化的基因表达调控过程或更为真实的生物环境时,我们会发现其全新的生物学功能。揭示基因自调控环路的生物学功能是理解更复杂生物调控网络运行机制的基础,可对合成生物学的设计原理提供指导。文章综述了基因自调控模块的最新研究结果,特别讨论了其产生周期振动、双稳及其在信号处理等方面的潜能。
- 苑占江张家军周天寿
- 关键词：网络模块振动性
- 噪声诱导多细胞系统的同步切换被引量：1
- 2008年
- 在以往的工作中讨论了对单细胞的基因开关系统噪声如何诱导连贯切换.在此,对多细胞的基因开关网络系统研究各种噪声(包括细胞内噪声和细胞环境噪声)对同步切换的影响.发现:细胞内基因调控过程中的合成率和降解率的随机涨落以及细胞内的附加噪声均能够诱导群体基因开关系统的同步切换,而且存在一个最优的噪声强度,它使得这种同步切换的效果最佳.另一方面,细胞环境的随机涨落所导致的噪声(即环境噪声),不但能诱导上述同步切换,而且当细胞内噪声不足以诱导细胞群体的同步切换时,它通过压制内部噪声来达到增强群体系统的协作行为.最后,还分析了受噪声影响的信号分子的扩散率对细胞群体切换行为的影响.
- 张家军王军威苑占江周天寿
- 关键词：噪声
- 松弛型基因随机振子的同步和聚类
- 2009年
- 松弛型基因随机振子是三类基因振子(光滑振子、松弛振子和随机振子)中的一种.具有相抑制耦合细胞通信的这种类基因振子的同步与聚类是一个有趣且令人关注的问题。这里,数值模拟显示出振子之间的相差分布能够展示出单峰、双峰或多峰分布,但依赖于噪声强度和细胞密度。而且,数值地发现存在细胞数目的一个阈值,当细胞数目超过此阈值时,对于任意的噪声强度相差分布函数的峰值性几乎保持不变。这些结果表明抑制耦合的松弛型随机振子具有不同于普通耦合的光滑或松弛振子的同步与聚类机制。
- 张家军苑占江周天寿
- 关键词：聚类
- 典型生化网络构建子块中噪声传播的机制
- 2009年
- 活性细胞的内部过程是一个内在的随机过程,而细胞内分子丰度的波动对细胞的生长和发育会产生重大影响.对生化网络(包括信号转导网络和代谢网络)的典型构建子块,采用统一的生化反应模式,应用线性噪声逼近理论刻画出噪声传播的一般机制:信号转导网络中存在噪声传播,且噪声强度满足加和规则;代谢网络中没有噪声传播,稳定态处物种分子数的分布相互独立.这为理解细胞内部过程奠定了理论基础.
- 陈爱敏张家军苑占江周天寿
- 关键词：噪声传播信号转导网络代谢网络
- 噪声诱导的连贯切换被引量：2
- 2007年
- 以著名的基因开关系统为例,数值地调查了噪声对其双稳性的影响.发现基因调控过程中的合成率或降解率的涨落所导致的噪声以及环境涨落引起的噪声均能够诱导连贯切换,而且发现存在一个最合适的噪声强度,它不仅能实现这种切换,而且能使弱信号被最优地扩大.此外,还发现由Poisson τ-跳跃算法所引入的内部噪声不能够诱导上述切换.
- 苑占江张家军周天寿
- 关键词：噪声基因调控
- 分子记忆对基因表达过程中的能量消耗影响
- 2020年
- 一方面,分子记忆广泛存在于基因表达过程中;另一方面,由热动力学的观点,基因表达过程必然消耗能量.这引起一个未探索的问题:分子记忆如何影响基因表达的能量消耗.由此,通过分析一个代表性的、带记忆的基因表达模型,结果发现:分子记忆越强,基因表达消耗越多能量;极小势和能量消耗之间存在反比例关系,这表明基因表达越稳定,需要消耗的能量越多.这些结果表明分子记忆是一个不可忽略的因素,它能有意义地影响基因表达过程中的能量消耗.
- 杨喜艳张家军
- 关键词：基因表达能量消耗
