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的生理功能是由大量构成组分以多种多样的调控方式相互作用而产生的,因此仅从单个成分上揭示其对生物功能的贡献是不可行的,另外调控网络的高度复杂性也排除了直接从整体上研究生物功能的可能性,而网络模块的概念提供了解决这一两难困境的一个非常有用的框架。研究表明生物系统中存在大量相对独立且具有特定功能的网络模块。从分子水平上揭示这些简单网络模块的功能对于理解更为复杂网络的调控机制甚至对于理解细胞内部过程具有重要意义,也对阐明生物网络的设计原理大有帮助。　　 本研究报告是博士期间工作的延续和深入,内容由四部分组成。第一章,我们首先论述了生物调控网络模块中最为常见的基因自调控网络模块的最新研究结果,探讨了其产生周期振动和双稳以及在信号处理等方面的潜能。第二章,我们研究了两类拓扑等价的耦合正负反馈网络模块产生周期韵律的能力,通过鲁棒性分析发现一类特定结构的网络模块具有产生周期韵律潜能进化选择优势。第三章,我们分析了正负反馈网络模块在放大信号和压制噪声方面的功能,获得了反馈压制噪声存在物理极限的重要结论,扩充了以前对反馈压制噪声机制的理解。第四章,在研究网络模块内部噪声的基础上,我们将生物网络模块中固有的内部噪声看作一个多频段的外部刺激,利用刺激响应关系给出一种推断组合调控的有效方法,该方法无须外部干涉,很好的克服生物实验中外部刺激设计的困难。最后我们对博士后期间的工作做了一个总结,并对下一步的研究工作做一个展望。