基于随机共振理论下基因转录调控系统仿真特性研究方法分析

付燕　王国威

摘 要 考虑噪声理论对非线性系统的影响，以基因转录调控系统为出发点，分析噪声理论对该系统影响的发展历程。重点提出一种基于随机共振理论下基因转录调控系统仿真特性研究方法，并详细论述该研究方法具体的研究内容、技术路线和研究目标，并对预期研究成果和发展趋势进行分析。

关键词 仿真 基因 转录 噪声 随机共振

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

0引言

1988年Smolen等人提出一个关于转录因子促进基因转录的调节网络的确定论模型，该模型包含着转录因子TF-A的二聚合物、TF-A的正反馈作用以及非线性相互作用力。经试验、理论证明，该模型可以很好地解释某些实验现象。Smolen等人提出的这个最具普适性的模型是一个确定论的模型，不包含任何的随机机制。但是大量的试验表明在蛋白质的合成率和蛋白质的降解率是存在随机涨落的。因此，在这两项考虑其波动，引入高斯噪声，可以让系统更加接近真实细胞中的调节过程。大多数学者研究的问题是基因转录过程中基因开关到底是处于“开”还是“关”的状态，由于基因的状态是不能直接测量或者计算的，所以理论和试验往往根据细胞中该基因转录合成蛋白质的水平来研究该问题。如果细胞中蛋白质的水平很高，则意味着基因处于“开”的状态；如果蛋白质的水平很低，则认为基因处于“关”的状态。

在此基础之上，根据随机共振相关理论，通过研究系统稳态概率分布函数和系统平均首次通过时间，则可以讨论基因转录过程中基因状态是否会发生“双开关”现象、系统相变以及噪声的涨落如何诱导基因状态的开关转换。……