ポジティブフィードバック遺伝子調節回路における記憶の持続に対する騒音効果

フィードバックサーキットは、遺伝子調節ネットワークの重要な構成要素です。単純化されたモデルを用いた最近の研究では、双安定スイッチを作成する際に高速およびゆっくりしたフィードバックループの利点があることがわかり、インターリンクされたデュアルフィードバックループは、記憶の確率と持続性への堅牢性を高めることができます。同じフィードバック構造と数学モデルに基づいて、メモリの持続性に対するノイズの影響を調査します。（1）中間量のシングルパラメーターノイズは、単一パラメーターのノイズが大きい一方で、ノイズ誘発性の変化を介してノイズ誘発性の変化を通じてメモリを持続する上で建設的な役割を果たし、ノイズ誘導型を介してシステムのメモリ能力を破壊することがわかっています。2つの安定した状態間の移行。（2）シングルパラメーターノイズとは異なり、内部ノイズの任意の量はシステムのメモリ能力を破壊します。（3）システムの双安定性をレンダリングするのに十分ではない非線形フィードバックが少ない同じフィードバック構造の場合、シングルパラメーターノイズは、システムの双安定性をレンダリングすることで同様の建設的な役割を果たすことができます。

Feedback circuits are important building blocks of gene regulatory network. Recent studies with simplified models found the advantage of coupled fast and slow feedback loops in creating bistable switch, and interlinked dual-time feedback loops can enhance robustness to stochasticity and persistence of memory. Based on the same feedback structure and mathematical model, the effect of noise on persistence of memory is investigated. It is found that (1) an intermediate amount of single-parameter noise plays a constructive role in persisting memory through noise-induced changing from monostable to bistable region, while larger single-parameter noise destroys the memory ability of the system through noise-induced transition between two stable states. (2) Different from the single-parameter noise, arbitrary amount of the internal noise destroys the memory ability of the system. (3) For the same feedback structure with less nonlinear feedback which is not enough to render the system bistability, the single-parameter noise can play similar constructive role through rendering the system bistability.