振荡周期不受温度影响的生物调控网络的数值研究-安徽师范大学学报.pdfVIP

第 卷 期 安 徽 师 范 大 学 学 报 （自然科学版） ３９ ４ 犞狅犾．３９犖狅．４ 年 月 （ ） ２０１６ ７ 犑狅狌狉狀犪犾狅犳犃狀犺狌犻犖狅狉犿犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋 犖犪狋狌狉犪犾犛犮犻犲狀犮犲 犑狌犾．２０１６ 狔 ： ／ 犇犗犐１０．１４１８２犑．犮狀犽犻．１００１－２４４３．２０１６．０４．００２ 振荡周期不受温度影响的生物调控网络的数值研究 王宏利， 吴丽莉 （北京大学 物理学院，北京 １００８７１） 摘 要：生物学中普遍存在的生物钟的基本特性之一是其振荡周期不随环境温度变化而变化，即具 有温度补偿特性，其机制是近年来研究的热点 本文对具有振荡周期不随温度变化的基因调控网络 ． 做了数值分析 温度补偿振荡是一种系统水平的性质，跟网络的拓扑结构具有密切联系 对多节点 ． ． 的仅有抑制性调控关系的随机网络的计算表明，温度补偿的振荡行为可以仅仅通过采用适当的拓 扑结构实现，而不需要细调的动力学参数 对所有 个节点网络的穷举发现，温度补偿振荡网络结 ． ３ 构上是两种性质互补的振荡网络模体的组合，即延迟的负反馈网络）、抑制子振子和激活抑制振子、 底物耗尽振子的组合 对网络振荡周期随参数的敏感性分析表明，温度补偿振荡可以通过熔断机制 ． 来实现，振荡周期仅敏感依赖于极少数的反应速率常数，而这些常数的活化能很小因为阻断了温度 对振荡周期的影响． 关键词：鲁棒性；振荡；生物网络 中图分类号： 文献标志码： 文章编号： （ ） 犗５９ 犃 １００１－２４４３２０１６０４－０３１５－０５ 自发周期振荡作为一种典型的非线性动力学行为广泛存在于各类动力学系统中 在生物体系中，生命活 ． 动一般表现为日夜节律的振荡形式即生物钟，其周期等于地球自转周期（ 小时）生物钟是生物系统与其 ２４ ． 生存的地球环境日夜轮转相适应的结果，普遍存在于从简单的单细胞生物（如蓝藻）到鸟类以及人类等高等 ［］ １ 哺乳动物 生物钟最重要的特性之一是随着环境温度的显著变化，振荡周期不发生明显改变 振荡周期不 ． ． ［］ ２ 随温度的变化而变化的特性被称为温度补偿 从亚细胞水平看，生物钟行为是相关基因以及蛋白分子之 ． 间相互作用和调控的结果，其基础是生化反应 生化反应速率常数一并地随着温度升高而加快 随温度的升 ． ． 高和反应速率的加快，生物钟的振荡周期不缩短反而在一定温度范围内保持恒定，其温度补偿的机制一直是 生物物理研究中一个悬而未决的问题 在过去的二十多年中，研究者们在多种模式生物的生物钟分子相互作