Noise characteristics of feed forward loops
Noise characteristics of feed forward loops
复制标题
DOI：
10.1088/1478-3967/2/1/005
复制
发表时间：
2005-03-01
期刊：
影响因子：
2
通讯作者：
Bose, I
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ghosh, B;Karmakar, R;Bose, I
基因转录调控网络的一个显着特征是网络中存在大量基序，即互连模式。其中一个基序是由三个基因 X、Y 和 Z 组成的前馈环 (FFL)。X 的蛋白质产物 x 控制 Y 的蛋白质产物 y 的合成。蛋白质 x 和 y 共同调节来自基因 Z 的 z 蛋白质的合成。根据调节相互作用的性质，FFL 可以有八种不同类型，它们又可以分为两类：相干和非相干。在本文中，我们使用 Langevin 形式和基于 Gillespie 算法的蒙特卡罗模拟技术研究 FFL 的噪声特性。我们计算了 FFL 稳态下平均蛋白质水平的方差，发现在相干 FFL 的情况下，最丰富的 FFL，即 1 型相干 FFL，噪声最小。当 FFL 在其激活/抑制阈值之上运行时，这对于所有参数值都是如此。在 FFL 不相干的情况下，无法得出这样的一般性结论。结果表明噪声、功能和丰度之间可能存在关系。
A prominent feature of gene transcription regulatory networks is the presence in large numbers of motifs, i.e., patterns of interconnection, in the networks. One such motif is the feed forward loop (FFL) consisting of three genes X, Y and Z. The protein product x of X controls the synthesis of protein product y of Y. Proteins x and y jointly regulate the synthesis of z proteins from the gene Z. The FFLs, depending on the nature of the regulating interactions, can be of eight different types which can again be classified into two categories: coherent and incoherent. In this paper, we study the noise characteristics of FFLs using the Langevin formalism and the Monte Carlo simulation technique based on the Gillespie algorithm. We calculate the variances around the mean protein levels in the steady states of the FFLs and find that, in the case of coherent FFLs, the most abundant FFL, namely, the type-1 coherent FFL, is the least noisy. This is shown to be true for all parameter values when the FFLs operate above their thresholds of activation/repression. In the case of incoherent FFLs, no such general conclusion can be shown. The results suggest possible relationships between noise, functionality and abundance.