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时间延迟对基因调节回路中生物记忆影响研究

于文婷 唐军 罗进明

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时间延迟对基因调节回路中生物记忆影响研究

于文婷, 唐军, 罗进明

Influence of time delay on the memory in a gene regulatory circuit

Yu Wen-Ting, Tang Jun, Luo Jin-Ming
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  • 生物记忆是广泛存在于各种生物子系统的一种重要的效应. 基于一个双反馈的基因调节回路模型, 采用数值模拟的方法研究了局部反馈中存在的时间延迟对生物记忆时间的影响. 结果发现, 小量的延迟能够很大地提高生物记忆时间. 并且, 生物记忆随延迟时间呈线性增加. 这种增强模式与噪声对生物记忆时间的提高完全不同. 延迟和噪声对生物记忆的提高可以进行相互的控制增强, 但不会影响对方的增强模式.
    Biological memory is a ubiquitous phenomenon, which could be found in a variety of biological subsystems. Based on a model of dual feedback gene regulatory circuit, in this paper we investigate the influence of time delay on memory time. The results show that the memory time is enhanced dramatically due to the existence of time delay, and the memory time increases linearly with increase of time delay. This enhancement pattern is completely different from that induced by noise. The raising of biological memory by time delay and noise can be controlled and reinforced mutually without affecting the reinforcement mode of opposite side.
    • 基金项目: 中国矿业大学中央高校基本业务费(批准号: 2014QNA64)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities of China (Grant No. 2014QNA64).
    [1]

    Han Z, Vondriska T M, Yang L, MacLellan W R, Weiss J N, Qu Z 2007 J. Theor. Biol. 246 755

    [2]

    Tian T, Burrage K 2006 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 8372

    [3]

    Xiong W, Ferrell J E 2003 Nature 426 460

    [4]

    Markevich N I, Hoek J B, Kholodenko B N 2004 J. Cell Biol. 164 353

    [5]

    Elowitz M B, Levine A J, Siggia E D, Swain P S 2002 Science 297 1183

    [6]

    Yi M, Jia Y, Ma J, Tang J, Yu G, Li J 2008 Phys. Rev. E 77 022902

    [7]

    Ma J, Zhang A H, Tang J, Jin W Y 2010 J. Biol. Syst. 18 243

    [8]

    Shuai J W, Jung P 2002 Phys. Rev. Lett. 88 068102

    [9]

    Hou Z H, Yang L F, Xin H W 1999 J. Chem. Phys. 111 1592

    [10]

    Wang R, Wu Y, Liu S B 2013 Acta Phys. Sin. 62 220504 (in Chinese) [王荣, 吴莹, 刘少宝 2013 物理学报 62 220504]

    [11]

    Livia C, Claudia L, Gagik K, Michele B, Matteo P, Ram-Krishna T, Paolo D G, Lamberto R 2014 Phys. Rev. E 90 032119

    [12]

    Wang C J 2012 Acta Phys. Sin. 61 010503 (in Chinese) [王参军 2012 物理学报 61 010503]

    [13]

    Tang J, Jia Y, Yi M, Ma J, Li J 2008 Phys. Rev. E 77 061905

    [14]

    Tang J, Ma J, Yi M, Xia H, Yang X Q 2011 Phys. Rev. E 83 046207

    [15]

    Tang J, Qu L C, Luo J M 2011 Chin. Phys. Lett. 28 100501

    [16]

    Wang Q, Perc M, Duan Z, Chen G 2009 Phys. Rev. E 80 026206

    [17]

    Wang Q, Lu Q S 2005 Chin. Phys. Lett. 3 543

    [18]

    Wang Q, Duan Z, Perc M, Chen G 2008 Europhys. Lett. 83 50008

    [19]

    Wang C J 2012 Acta Phys. Sin. 61 050501 (in Chinese) [王参军 2012 物理学报 61 050501]

    [20]

    Pikovsky A S, Kurths J 1997 Phys. Rev. Lett. 78 775

    [21]

    Hu G, Ditzinger T, Ning C Z, Haken H 1993 Phys. Rev. Lett. 71 807

    [22]

    Rappel W J, Strogatz S H 1994 Phys. Rev. E 50 3249

    [23]

    Zhou C, Kurths J, Hu B 2001 Phys. Rev. Lett. 87 098101

    [24]

    Wang Y, Chik D T W, Wang Z D 2000 Phys. Rev. E 61 740

    [25]

    Zhou C, Kurths J 2003 Chaos 13 401

    [26]

    Tang J, Yang X Q, Ma J, Jia Y 2009 Phys. Rev. E 80 011907

    [27]

    Longo D M, Selimkhanov J, Kearns J D, Hasty J, Hoffmann A, Tsimring L S 2013 PLoS Comput. Biol. 9 e1003112

    [28]

    Hao M L, Xu W, Gu X D, Qi L Y 2014 Chin. Phys. B 23 090501

    [29]

    Du L C, Dai Z C, Mei D C 2010 Chin. Phys. B 19 080503

    [30]

    Xia J F, Jia Y 2010 Chin. Phys. B 19 040506

    [31]

    Ouyang Q 2009 Introduction to Nonlinear Science and Pattern Dynamics (Beijing: Peking University Press) p36 (in Chinese) [欧阳颀 2009 非线性科学与斑图动力学导论(北京:北京大学出版社)第36页]

    [32]

    Smolen P, Baxter D A, Byrne J H 2009 Phys. Rev. E 79 031902

    [33]

    Zhang X P, Cheng Z, Liu F, Wang W 2007 Phys. Rev. E 76 031924

    [34]

    Brandman O, Ferrell J E, Li R, Meyer T 2005 Science 310 496

  • [1]

    Han Z, Vondriska T M, Yang L, MacLellan W R, Weiss J N, Qu Z 2007 J. Theor. Biol. 246 755

    [2]

    Tian T, Burrage K 2006 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 8372

    [3]

    Xiong W, Ferrell J E 2003 Nature 426 460

    [4]

    Markevich N I, Hoek J B, Kholodenko B N 2004 J. Cell Biol. 164 353

    [5]

    Elowitz M B, Levine A J, Siggia E D, Swain P S 2002 Science 297 1183

    [6]

    Yi M, Jia Y, Ma J, Tang J, Yu G, Li J 2008 Phys. Rev. E 77 022902

    [7]

    Ma J, Zhang A H, Tang J, Jin W Y 2010 J. Biol. Syst. 18 243

    [8]

    Shuai J W, Jung P 2002 Phys. Rev. Lett. 88 068102

    [9]

    Hou Z H, Yang L F, Xin H W 1999 J. Chem. Phys. 111 1592

    [10]

    Wang R, Wu Y, Liu S B 2013 Acta Phys. Sin. 62 220504 (in Chinese) [王荣, 吴莹, 刘少宝 2013 物理学报 62 220504]

    [11]

    Livia C, Claudia L, Gagik K, Michele B, Matteo P, Ram-Krishna T, Paolo D G, Lamberto R 2014 Phys. Rev. E 90 032119

    [12]

    Wang C J 2012 Acta Phys. Sin. 61 010503 (in Chinese) [王参军 2012 物理学报 61 010503]

    [13]

    Tang J, Jia Y, Yi M, Ma J, Li J 2008 Phys. Rev. E 77 061905

    [14]

    Tang J, Ma J, Yi M, Xia H, Yang X Q 2011 Phys. Rev. E 83 046207

    [15]

    Tang J, Qu L C, Luo J M 2011 Chin. Phys. Lett. 28 100501

    [16]

    Wang Q, Perc M, Duan Z, Chen G 2009 Phys. Rev. E 80 026206

    [17]

    Wang Q, Lu Q S 2005 Chin. Phys. Lett. 3 543

    [18]

    Wang Q, Duan Z, Perc M, Chen G 2008 Europhys. Lett. 83 50008

    [19]

    Wang C J 2012 Acta Phys. Sin. 61 050501 (in Chinese) [王参军 2012 物理学报 61 050501]

    [20]

    Pikovsky A S, Kurths J 1997 Phys. Rev. Lett. 78 775

    [21]

    Hu G, Ditzinger T, Ning C Z, Haken H 1993 Phys. Rev. Lett. 71 807

    [22]

    Rappel W J, Strogatz S H 1994 Phys. Rev. E 50 3249

    [23]

    Zhou C, Kurths J, Hu B 2001 Phys. Rev. Lett. 87 098101

    [24]

    Wang Y, Chik D T W, Wang Z D 2000 Phys. Rev. E 61 740

    [25]

    Zhou C, Kurths J 2003 Chaos 13 401

    [26]

    Tang J, Yang X Q, Ma J, Jia Y 2009 Phys. Rev. E 80 011907

    [27]

    Longo D M, Selimkhanov J, Kearns J D, Hasty J, Hoffmann A, Tsimring L S 2013 PLoS Comput. Biol. 9 e1003112

    [28]

    Hao M L, Xu W, Gu X D, Qi L Y 2014 Chin. Phys. B 23 090501

    [29]

    Du L C, Dai Z C, Mei D C 2010 Chin. Phys. B 19 080503

    [30]

    Xia J F, Jia Y 2010 Chin. Phys. B 19 040506

    [31]

    Ouyang Q 2009 Introduction to Nonlinear Science and Pattern Dynamics (Beijing: Peking University Press) p36 (in Chinese) [欧阳颀 2009 非线性科学与斑图动力学导论(北京:北京大学出版社)第36页]

    [32]

    Smolen P, Baxter D A, Byrne J H 2009 Phys. Rev. E 79 031902

    [33]

    Zhang X P, Cheng Z, Liu F, Wang W 2007 Phys. Rev. E 76 031924

    [34]

    Brandman O, Ferrell J E, Li R, Meyer T 2005 Science 310 496

  • [1] 于文婷, 张娟, 唐军. 动态突触、神经耦合与时间延迟对神经元发放的影响. 物理学报, 2017, 66(20): 200201. doi: 10.7498/aps.66.200201
    [2] 马鸿洋, 秦国卿, 范兴奎, 初鹏程. 噪声情况下的量子网络直接通信. 物理学报, 2015, 64(16): 160306. doi: 10.7498/aps.64.160306
    [3] 李欢, 王友国. 一类非线性神经网络中噪声改善信息传输. 物理学报, 2014, 63(12): 120506. doi: 10.7498/aps.63.120506
    [4] 乔成功, 李伟恒, 唐国宁. 细胞外钾离子浓度延迟恢复对螺旋波的影响研究. 物理学报, 2014, 63(23): 238201. doi: 10.7498/aps.63.238201
    [5] 涂俐兰, 刘红芳, 余乐. 噪声下时滞复杂网络的局部自适应H无穷一致性. 物理学报, 2013, 62(14): 140506. doi: 10.7498/aps.62.140506
    [6] 刘红梅, 杨春花, 刘鑫, 张建奇, 石云龙. 量子点红外探测器的噪声表征. 物理学报, 2013, 62(21): 218501. doi: 10.7498/aps.62.218501
    [7] 杨林静, 戴祖诚. 噪声相互关联时间对Logistic系统亚稳态稳定性的影响. 物理学报, 2012, 61(10): 100509. doi: 10.7498/aps.61.100509
    [8] 姚天亮, 刘海峰, 许建良, 李伟锋. 基于最大Lyapunov指数不变性的混沌时间序列噪声水平估计. 物理学报, 2012, 61(6): 060503. doi: 10.7498/aps.61.060503
    [9] 王参军, 李江城, 梅冬成. 噪声对集合种群稳定性的影响. 物理学报, 2012, 61(12): 120506. doi: 10.7498/aps.61.120506
    [10] 王参军. 随机基因选择模型中的延迟效应. 物理学报, 2012, 61(5): 050501. doi: 10.7498/aps.61.050501
    [11] 杨林静. Logistic系统跃迁率的时间延迟效应. 物理学报, 2011, 60(5): 050502. doi: 10.7498/aps.60.050502
    [12] 张淳民, 黃伟健, 赵葆常. 新型偏振干涉成像光谱仪噪声分析与评价. 物理学报, 2010, 59(8): 5479-5486. doi: 10.7498/aps.59.5479
    [13] 杨永锋, 吴亚锋, 任兴民, 裘焱. 随机噪声对经验模态分解非线性信号的影响. 物理学报, 2010, 59(6): 3778-3784. doi: 10.7498/aps.59.3778
    [14] 王宝华, 陆启韶, 吕淑娟. 阈下激励与噪声联合作用下肝细胞系统的内钙时空随机共振问题. 物理学报, 2009, 58(11): 7458-7465. doi: 10.7498/aps.58.7458
    [15] 李伟华, 庄奕琪, 杜磊, 包军林. n型金属氧化物半导体场效应晶体管噪声非高斯性研究. 物理学报, 2009, 58(10): 7183-7188. doi: 10.7498/aps.58.7183
    [16] 王慧巧, 俞连春, 陈勇. 离子通道噪声对神经元新陈代谢能量的影响. 物理学报, 2009, 58(7): 5070-5074. doi: 10.7498/aps.58.5070
    [17] 何 亮, 杜 磊, 庄奕琪, 李伟华, 陈建平. 金属互连电迁移噪声的多尺度熵复杂度分析. 物理学报, 2008, 57(10): 6545-6550. doi: 10.7498/aps.57.6545
    [18] 刘泽专, 杨志安. 噪声对双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体系自俘获现象的影响. 物理学报, 2007, 56(3): 1245-1252. doi: 10.7498/aps.56.1245
    [19] 何 亮, 杜 磊, 庄奕琪, 陈春霞, 卫 涛, 黄小君. 金属互连电迁移噪声的相关维数研究. 物理学报, 2007, 56(12): 7176-7182. doi: 10.7498/aps.56.7176
    [20] 祝恒江, 李 蓉, 温孝东. 利用随机共振在强噪声下提取信息信号. 物理学报, 2003, 52(10): 2404-2408. doi: 10.7498/aps.52.2404
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-08-20
  • 修回日期:  2014-10-22
  • 刊出日期:  2015-03-05

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