A stochastic model for circadian rhythms from coupled ultradian oscillators
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Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Circadian rhythms with varying components exist in organisms ranging from humans to cyanobacteria. A simple evolutionarily plausible mechanism for the origin of such a variety of circadian oscillators, proposed in earlier work, involves the non-disruptive coupling of pre-existing ultradian transcriptional-translational oscillators (TTOs), producing "beats," in individual cells. However, like other TTO models of circadian rhythms, it is important to establish that the inherent stochasticity of the protein binding and unbinding does not invalidate the finding of clear oscillations with circadian period. RESULTS: The TTOs of our model are described in two versions: 1) a version in which the activation or inhibition of genes is regulated stochastically, where the 'unoccupied" (or "free") time of the site under consideration depends on the concentration of a protein complex produced by another site, and 2) a deterministic, "time-averaged" version in which the switching between the "free" and "occupied" states of the sites occurs so rapidly that the stochastic effects average out. The second case is proved to emerge from the first in a mathematically rigorous way. Numerical results for both scenarios are presented and compared. CONCLUSION: Our model proves to be robust to the stochasticity of protein binding/unbinding at experimentally determined rates and even at rates several orders of magnitude slower. We have not only confirmed this by numerical simulation, but have shown in a mathematically rigorous way that the time-averaged deterministic system is indeed the fast-binding-rate limit of the full stochastic model.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle