萊斯大學和羅格斯大學的研究人員開發(fā)的一種新方法可以幫助科學家了解生化網絡并不總是按預期運行的方式和原因。為了測試這種方法，他們分析了引起結核病的細菌的應激反應并預測了新的相互作用。
今天發(fā)表的PLOS 計算生物學論文描述了這些結果。
萊斯大學生物工程副教授、首席研究員奧列格·伊戈辛 (Oleg Igoshin) 表示：“在過去的幾十年里，生物科學家已經生成了大量有關生化網絡的信息，即活細胞內發(fā)生的一系列反應。”
“我們開始了解這些網絡如何控制生物反應的動態(tài)，即生物分子濃度如何隨時間變化的精確性質，”他說。“但迄今為止，只制定了一些將動態(tài)響應與底層網絡結構聯(lián)系起來的一般規(guī)則。我們的定理提供了另一個這樣的規(guī)則，因此可以廣泛適用。”
該定理使用了控制理論的方法，控制理論是工程和數(shù)學的跨學科分支，處理有輸入的動力系統(tǒng)的行為。該定理闡述了基礎生化網絡響應單調觸發(fā)而顯示非單調動力學的條件。例如，它可以解釋基因的表達首先加速，然后減慢并恢復正常。(單調響應總是增加或總是減少;非單調響應先增加然后減少，反之亦然。)
該定理指出，只有當系統(tǒng)的輸出從輸入接收到沖突的消息時，才可能出現(xiàn)非單調響應，從而路徑的一個分支激活它，而另一個分支則停用它。
伊戈辛說，如果在似乎缺少此類沖突路徑的系統(tǒng)中觀察到非單調響應，則意味著某些生化相互作用仍未被發(fā)現(xiàn)。
“我們所做的是找出人們觀察到但無法解釋的動態(tài)現(xiàn)象的機制，這似乎與當前的知識狀況不一致，”他說。
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