周天寿
- 作品数：22 被引量：25H指数：4
- 供职机构：中山大学数学与计算科学学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划江西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：生物学理学交通运输工程机械工程更多>>
- 基因自调控环路的功能被引量：2
- 2010年
- 作为最简单且最典型的网络模块,基因自调控环路(其构成的反馈调控可以抑制或激活基因自身的表达)广泛存在于生物调控网络中,且是许多生物学功能的产生基础。虽然基因自调控环路很早以前便引起理论生物学家和实验生物学家的广泛关注,但随着对其生物学功能了解的日趋丰富,特别是当考虑细化的基因表达调控过程或更为真实的生物环境时,我们会发现其全新的生物学功能。揭示基因自调控环路的生物学功能是理解更复杂生物调控网络运行机制的基础,可对合成生物学的设计原理提供指导。文章综述了基因自调控模块的最新研究结果,特别讨论了其产生周期振动、双稳及其在信号处理等方面的潜能。
- 苑占江张家军周天寿
- 关键词：网络模块振动性
- 概率主方程的研究综述被引量：8
- 2015年
- 反应网络广泛存在于自然系统中.原理上,概率主方程对任何反应网络系统的随机行为提供了最为完整的数学模型.然而,分析和模拟这种类型的方程长期以来是一项挑战性任务.至目前为止,有关问题并没有得到根本解决,相关研究仍在继续.该文对概率主方程的研究进展进行了较为系统和全面的综述,聚焦于若干常用的近似分析方法(如线性噪声逼近、普通矩封闭法、2项矩方法等)与常用的数值方法(如Gillespie随机模拟算法、有限状态映射法、矩封闭格式等).特别地,分析了概率主方程研究取得缓慢进展的主要原因,讨论并提出了可能的解决方案.
- 周天寿
- 关键词：反应网络
- 基因表达模型的研究进展:概率分布被引量：11
- 2012年
- 定量化基因表达(包括数学建模及定性与定量分析)是理解细胞内部过程的重要一步,也是当今系统生物学的核心研究内容.基因表达模型已从最初的单状态简单模型发展到考虑细化生物过程、众多生物因素的多状态复杂模型.基于生物学的中心法则,综述了有关基因表达模型的最新研究进展,聚焦于数学模型的完善、mRNA与蛋白质数目的概率分布等研究方面.通过综述,试图总结出有关基因表达的某些一般性规律,并提出今后需要进一步研究的问题与发展方向.
- 周天寿
- 关键词：基因状态概率密度母函数
- 基因调控系统中反馈压制的噪声:慢转录情形
- 2010年
- 对于基因调控系统,噪声与反馈之间的关系一直是令人关注的话题.本文以基本的正负反馈环路为模型,同时考虑了一个重要但被以往研究忽视的因素:非平衡基因状态波动或慢转录过程(如在真核细胞中),研究了反馈对噪声的效果,导出了修正的波动-耗散关系,显示出慢转录过程的速率对噪声与反馈之间的关系有重要影响.主要的定性影响包括:在无反馈情形,慢转录总是扩大内部噪声,但这种扩大效果随着慢转录过程速率的不断变大而逐渐消失,然而慢转录对外部噪声没有影响;相反地,负反馈在慢转录情形总是减低内部噪声,但减低的程度依赖于慢转录过程的速率,而正反馈在慢转录情形总是同时扩大内部噪声和减低外部噪声,但扩大或减低的程度依赖于慢转录过程的速率.此外,用Gillespie算法验证了理论预测.本研究为从生物物理学的角度理解噪声信号在自然网络中是如何传播的奠定了基础,也对理解细胞内部过程有指导意义.
- 苑占江张家军周天寿
- 关键词：噪声正反馈负反馈
- 线性耦合振子中的回声波及其稳定性被引量：2
- 2006年
- 韵律行为是生物学上的一种普遍现象.这种行为相应于物理学上的回声波.该文给出了回声波的一般理论.具体地说,我们研究了一类典型的线性耦合系统的动力学行为,找到了回声波的形成机制,研究了回声波的稳定性并给出了一个判定稳定性的标准.为了应用本文所获得的理论结果,我们还给出了几个数值例子.
- 周天寿
- 马氏和半马氏反应系统中的噪声效果分析
- 2024年
- 基因调控网、信号转导网、代谢控制网和蛋白质相互网等生物分子网络是计算系统生物学的主要研究对象.从随机过程的观点,这些网络可以划分为马氏反应网和非马氏反应网,依赖于分子机制的实验测定.另一方面,由于生化反应事件是随机发生的,这必然会导致反应物种水平的涨落(即生化反应系统是固有噪声的).这种分子噪声可能在自然选择、细胞命运决定、细胞内部过程等起着重要作用.一个未完全解决的问题是分子噪声的生物学功能是什么.本文分别分析地导出一般的马氏生化网络和一般的半马氏生化网络中分子噪声对各个反应物种水平影响的计算公式,并对一般的朗之万方程,建立了小噪声影响系统平衡态和特征值的两个实用定理.此外,以广义生灭过程作为一个例子,分析地显示出分子记忆的效果等同于反馈的引入.本文的分析结果既有宽广的应用前景,也为基于实验数据的统计推断奠定了基础.
- 曹文洁滕嘉琪陈浩文周天寿
- 噪声诱导多细胞系统的同步切换被引量：1
- 2008年
- 在以往的工作中讨论了对单细胞的基因开关系统噪声如何诱导连贯切换.在此,对多细胞的基因开关网络系统研究各种噪声(包括细胞内噪声和细胞环境噪声)对同步切换的影响.发现:细胞内基因调控过程中的合成率和降解率的随机涨落以及细胞内的附加噪声均能够诱导群体基因开关系统的同步切换,而且存在一个最优的噪声强度,它使得这种同步切换的效果最佳.另一方面,细胞环境的随机涨落所导致的噪声(即环境噪声),不但能诱导上述同步切换,而且当细胞内噪声不足以诱导细胞群体的同步切换时,它通过压制内部噪声来达到增强群体系统的协作行为.最后,还分析了受噪声影响的信号分子的扩散率对细胞群体切换行为的影响.
- 张家军王军威苑占江周天寿
- 关键词：噪声
- 环境噪声诱导基因状态间的同步切换
- 以前的研究表明:细菌群体感应机制能够促使相互作用的多细胞系统的群体同步（包括随机同步和同步切换等）。本文研究了公共的、噪声的信号小分子能否诱导相互独立的多细胞基因开关系统的同步切换。在同质细胞的情形,这种信号小分子通过调...
- 王军威周天寿
- 关键词：噪声
- 文献传递
- 生化反应系统的二项矩和属性因子被引量：1
- 2016年
- 化学主方程对生化反应系统提供了一个建模框架,但它的分析与模拟一直是计算系统生物学的一个挑战.另一方面,矩封闭方法对化学主方程提供了一种逼近,但普通的矩当其阶趋于无穷时并不趋于0,因此具有局限性.这里,对概率密度函数引进二项矩,它具有2个突出的特点:1)当二项矩的阶充分大时二项矩趋于0;2)二项矩能够方便地用来重构相应的概率密度函数.基于二项矩,进一步引进反应物种的属性因子,它比普通的统计指标(如噪声强度、Fano因子)具有某些优势.此外,还给出了用二项矩来表示噪声强度和Fano因子的显式公式,并用简单的生物例子来说明二项矩的优势与3种统计指标的特征.
- 周天寿
- 关键词：噪声强度
- 一个多ON基因系统的表达动力学分析
- 2016年
- 研究了一个转录水平上的基因表达模型,它不仅考虑了启动子的复杂性,而且考虑了相互作用转录因子的调控效果.假定启动子区域有2个调控位点,启动子有1个失活态和2个激活态(即2个不同的转录出口),并考虑了绑定到不同调控位点的转录因子之间相互作用的3种代表性机制:招募机制,稳定机制和混合机制.理论分析和数值模拟结果显示:不同的转录出口能够导致m RNA分布峰的多样性;3种机制下的平均表达水平和平均爆发频率都相同,但稳定机制诱导最大的表达噪声和平均爆发规模,而招募机制诱导最小的表达噪声和平均爆发规模.这些结果表明:细胞表型的产生源是复杂的,既与启动子结构有关也与调控机制有关.
- 杨喜艳周天寿
- 关键词：M
