کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6368890 1623802 2016 9 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Identifying network topologies that can generate turing pattern
ترجمه فارسی عنوان
شناسایی توپولوژی شبکه ای که می تواند الگوی تورینگ را تولید کند
کلمات کلیدی
الگوی تورینگ، شمارش شبکه، تجزیه و تحلیل پویا غیر خطی، نیرومندی،
ترجمه چکیده
الگوی تورینگ یک پارادایم سازمانی غیر تعادل در سیستم های واکنش منتشر را فراهم می کند. بر اساس بسیاری از مطالعات ریاضی، پیش بینی شده است که فرایندهای توسعه زیستی مختلف از بی ثباتی تورینگ برای دستیابی به الگوهای دوره ای استفاده می کنند. در این مقاله، یک چارچوب برای شناسایی سیستماتیک از توپولوژی های شبکه ای که قادر به ساخت الگوی تورینگ هستند، معرفی می کنیم. تمام امکان های 2، شبکه های نظارتی ژن های 3 گره شمارش شده و برای تجزیه و تحلیل استقامت خطی برای دسترسی به توانایی آنها برای ایجاد بی ثباتی تورینگ استفاده می شود. ما دریافتیم که تمام شبکه های 3 گره که می توانند الگوی تورینگ را بدست آورند، می توانند به مکانیسم های مهار کننده فعال یا خالص تبدیل شوند، و سیستم مهارکننده فعال خالص برای ساخت الگوی تورینگ قویتر از سایرین است. ارتباطات اضافی می تواند عملکرد مدار را با اضافه کردن توپولوژی هسته ای دیگر یا تکمیل مقررات موجود افزایش دهد. علاوه بر این، می بینیم که افزودن یک گره ثابت باعث شکل گیری الگوی تورینگ می شود حتی زمانی که ضرایب انتشار دو مورفوژن نسبتا نزدیک به یکدیگر هستند. نتایج ما الگوی طراحی مدارهای قوی برای تولید الگوی تورینگ را ارائه می دهد و می تواند برای بررسی سیستماتیک سایر پدیده های بیوگرافی نیز مورد استفاده قرار گیرد.
موضوعات مرتبط
علوم زیستی و بیوفناوری علوم کشاورزی و بیولوژیک علوم کشاورزی و بیولوژیک (عمومی)
چکیده انگلیسی
Turing pattern provides a paradigm of non-equilibrium self-organization in reaction-diffusion systems. On the basis of many mathematical studies, it has been proposed that various biological development processes use Turing instability to achieve periodic patterns. In this paper, we introduce a framework to systematic identify network topologies that are capable for Turing pattern formation. All possible 2, 3-node genetic regulatory networks are enumerated and linear stability analysis is applied to access their ability to generate Turing instability. We find that all 3-node networks that can achieve Turing pattern can be mapped to either pure or cross activator-inhibitor mechanisms, and the pure activator-inhibitor system is more robust for Turing pattern formation than the other one. Additional linkages can further increase the performance of the circuit by either introducing another core topology or complementing existing regulations. Moreover, we find that addition of a fixed node enables the formation of Turing pattern even when the diffusion coefficients of two morphogens are fairly close to each other. Our results provide the design principle of robust circuits for Turing pattern generation and can be further applied for systematically exploring other bifurcation phenomena.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Theoretical Biology - Volume 408, 7 November 2016, Pages 88-96
نویسندگان
, , ,