生物调控网络的相变及熵产生研究

根据生物调控网络的特性，建立调控网络的动力学模型，通过求解非线性微分方程来研究调控系统中各调控因子对整个网络稳定性及相变的影响。进而根据非平衡统计热力学理论，研究整个和局部网络的熵产生率。本项目将主要针对λ噬菌体侵染大肠杆菌的溶源/裂解转变的双稳态调控系统进行研究，探索该生物调控网络的相变及其定态稳定性的更普适的方法。首先，根据调控蛋白、RNA 聚合酶与操纵子等调控网络中各作用因子间的相互作用特性，利用主方程构建关于各作用因子浓度的非线性微分方程。进而，得到mRNA 和调控蛋白等作用因子的浓度的动力学演化关系，利用Poincaré-Hopf理论分析该系统的稳定性和分叉现象，并探讨各参数对网络结构及稳定性、相变的影响。最后，对该调控网络的熵产生率进行计算，研究网络不同定态下的熵产生率，以及熵产生的演化。利用Prigogine最小熵产生原理解释生物系统的有序。