生化参数对群体行为的影响

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影响细胞群体行为的因素是多种多样的,除了以前研究的细胞通讯方式和环境因素外,还与现有文献很少研究的转录协作性(Hill系数)有关.本文主要研究了Hill系数的改变对一类合成多细胞通讯系统动力学行为的影响.在该系统中,单个系统是由压制振动子和基于延迟的松弛振子整合而成的振子,而振子之间通过群体感应机制相互耦合.通过分叉分析和数值模拟,发现:Hill系数的改变使得系统关于细胞密度呈现五种典型的动力学结构,这表明Hill系数极大地影响着系统产生振动的能力以及振动的模式,也决定着多稳性的发生.当Hill系数适当增大时,系统按照从单稳态到在单稳态、双稳态和多稳态之间切换,从不振动到发生简单振动,从单一的振动模式到在多种振动模式之间切换的途径演化.我们的结果为理解复杂的细胞群体行为奠定了基础.  在前面研究的基础上,我们改变单个系统的结构,在压制振子上外加一个反馈回路,根据拓扑知识可知,这样的耦合反馈回路共有12种情况,为了更加方便的考虑生化参数对耦合系统的影响,在这里只考虑12种耦合反馈回路中的2种,由于相互作用环路组成的生物网络能够展示出复杂的动力学行为.典型地,生物功能环路是由某些简单的反馈回路构成.经过数学建模与动力学行为分析.通过改变某参数值,发现这些耦合系统能够展示出更加丰富的动力学行为.通过绘制分叉图,显示出2个耦合环路之间在动力学方面的相互影响与作用,找出了耦合系统发生hopf分叉时的Hill系数的区间,以及产生双稳态的压制参数的区间.
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