酵母细胞代谢振荡的非线性延迟模型
摘要：代谢振荡的时间滞后模型在酵母细胞中引入。 我们的模型测试了一种假设，即振荡发生在多条途径共享有限资源的情况下，我们将其等同于可用核糖体的数量。 我们最初研究了一个单蛋白模型，其中包含一个约束方程，用于控制细胞可用资源总量。 然后，我们将模型扩展到包括共享资源池的三个蛋白质。 在恒定延迟下，我们考虑了三种方法来数值检测振荡。 首先，我们使用谱元方法将系统近似为离散映射，并通过检查其特征值来评估其线性化系统关于其平衡点的稳定性。 第二种方法，我们绘制模拟轨迹在参数空间的二维投影中的振幅。 我们使用与已发表的实验结果一致的历史函数来获得代谢振荡。 最后，谱元方法被用来将系统转换为一个边值问题，其解对应于系统的近似周期解。 我们的结果表明，特定的可用资源总量和时间延迟的组合会导致振荡。我们观察到，在参数空间中，振荡区域位于允许与零和恒定产生相对应的稳态之间的区域。在三蛋白质模型中，所有蛋白质都需要相同的产生时间，可以发现类似的行为。 然而，对于低可用资源，蛋白质产生速率的峰值发生偏移，表明我们的模型捕捉到了共享资源池动力学。
作者：Max M. Chumley, Firas A. Khasawneh, Andreas Otto, Tomas Gedeon
论文ID：2305.07643
分类：Dynamical Systems
分类简称：math.DS
提交时间：2023-08-15