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首页> 外文期刊>IEEE/ACM transactions on computational biology and bioinformatics >An Application of Invertibility of Boolean Control Networks to the Control of the Mammalian Cell Cycle
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An Application of Invertibility of Boolean Control Networks to the Control of the Mammalian Cell Cycle

机译：布尔控制网络的可逆性在哺乳动物细胞周期控制中的应用

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In Fauré et al. (2006), the dynamics of the core network regulating the mammalian cell cycle is formulated as a Boolean control network (BCN) model consisting of nine proteins as state nodes and a tenth protein (protein CycD) as the control input node. In this model, one of the state nodes, protein Cdc20, plays a central role in the separation of sister chromatids. Hence, if any Cdc20 sequence can be obtained, fully controlling the mammalian cell cycle is feasible. Motivated by this fact, we study whether any Cdc20 sequence can be obtained theoretically. We formulate the foregoing problem as the invertibility of BCNs, that is, whether one can obtain any Cdc20 sequence by designing input (i.e., protein CycD) sequences. We give an algorithm to verify the invertibility of any BCN, and find that the BCN model for the core network regulating the mammalian cell cycle is not invertible, that is, one cannot obtain any Cdc20 sequence. We further present another algorithm to test whether a finite Cdc20 sequence can be generated by the BCN model, which leads to a series of periodic infinite Cdc20 sequences with alternately active and inactive Cdc20 segments. States of these sequences are alternated between the two attractors in the proposed model, which reproduces correctly how a cell exits the cell cycle to enter the quiescent state, or the opposite.
机译：在Fauré等人中。 （2006年），调节哺乳动物细胞周期的核心网络的动力学被公式化为布尔控制网络（BCN）模型，该模型由9个蛋白质作为状态节点和第10个蛋白质（CycD）作为控制输入节点。在这种模型中，状态节点之一Cdc20在姐妹染色单体的分离中起着核心作用。因此，如果可以获得任何Cdc20序列，则完全控制哺乳动物细胞周期是可行的。基于这一事实，我们研究了理论上是否可以获得任何Cdc20序列。我们将上述问题描述为BCN的可逆性，也就是说，是否可以通过设计输入（即蛋白CycD）序列来获得任何Cdc20序列。我们给出了一种算法来验证任何BCN的可逆性，并发现用于调节哺乳动物细胞周期的核心网络的BCN模型是不可逆的，也就是说，无法获得任何Cdc20序列。我们进一步提出了另一种算法，以测试BCN模型是否可以生成有限的Cdc20序列，这会导致一系列周期性的无限Cdc20序列，其活动Cdc20和不活动Cdc20片段交替出现。这些序列的状态在建议的模型中的两个吸引子之间交替出现，从而正确地再现了细胞如何退出细胞周期进入静止状态，或者相反。

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