当前合成与系统生物学
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抽象的

鲁棒合成生物振荡器的优化设计

庄家华和林春亮

本文应用实结构遗传算法（RSGA）来同时识别网络结构并估计具有特定振荡频率的鲁棒生物振荡器的系统参数。目前，在大肠杆菌（E. coli）中已成功构建了一种具有振荡现象的阻遏蛋白，其功能是协调细胞间的通讯。然而，随机分子扰动可能会影响振荡行为，并且网络结构事先未知。我们使用随机 S 系统模型来捕获生物振荡器在微扰环境下的动态行为和网络拓扑，将鲁棒综合设计问题转化为鲁棒多目标优化问题，并引入 RSGA 来解决该问题关于设计规范。同时搜索最优参数和最简单的结构，使得与正弦信号跟踪误差和反应路径数量相关的成本函数最小化。计算机数值实验结果表明，当网络受到内在和外在随机分子扰动的影响时，所提出的方法可以有效地合成鲁棒的生物振荡器，实现特定的振荡功能。