연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원
Review|
·
인용수 63
·2010
A design principle underlying the synchronization of oscillations in cellular systems
Jeong‐Rae Kim, Dongkwan Shin, Sung Hoon Jung, J. S. Heslop‐Harrison, Kwang‐Hyun Cho
Journal of Cell Science
초록

생체 진동은 세포 내에서 어디에나 널리 존재하며, 매우 다양한 양상으로 나타난다. 진동의 주기는 수 밀리초에서 수개월까지 다양하며, 하위세포 수준의 구성요소부터 큰 규모의 생물 집단에 이르기까지 다양한 스케일을 포괄한다. 흥미롭게도 서로 다른 세포에서 유래한 독립적인 진동자들이 외부 조절자에 의한 결과가 아님에도 불구하고 동기화를 보이는 경우가 흔하다. 이러한 동기화된 진동의 근본적인 설계 원리가 무엇인지, 그리고 모델링을 통해 진동자들 사이의 단순한 분자적 또는 기타 상호작용에서 복잡한 결과가 발생함을 보일 수 있는지에 대한 질문이 제기된다. 생체 진동자들을 서로 결합했을 때, 양의 되먹임 루프를 통해 연결되어 있을 경우 동기화가 유도됨을 발견하였다. 두 개의 독립 진동자의 결합 강도를 증가시키면, 몇 번의 주기 내에 동기화가 일어나는 임계값과, 그 후 진동이 중단되는 두 번째 임계값이 나타난다. 양의 되먹임 루프는 두 개의 진동 네트워크 각각의 노드 사이에서 이중양(positive) 상호작용(PP) 또는 이중음(negative) 상호작용(NN)으로 구성될 수 있다. 서로 다른 결합 구조는 상반된 특성을 보인다. 특히, 국소 진동자들이 짧은 시간 지연을 두고 결합될 때 PP 결합은 주기 및 진폭의 안정성 측면에서 유리한 반면, NN 결합은 긴 시간 지연에서 유리하다. 또한 PP 결합은 NN 결합과 비교하여 진폭 변동에 대해 동기화된 진동을 보다 견고하게 만들지만 주기에서는 그렇지 않다. 적용된 잡음 교란에 대해 PP 결합은 결과로 나타나는 동기화된 진동의 진폭과 주기에 큰 변동을 유발할 수 있는 반면, NN 결합은 결합 강도와 무관하게 거의 일정한 진폭과 주기를 보장한다. 더욱이 우리는 무작위 디지털 진동자 회로의 인공적 진화 또한 동일한 설계 원리를 따른다는 점을 관찰하였다. 결론적으로, 서로 다른 결합 전략이 서로 다른 진화적 요구에 따라 선택되었을 가능성이 있음을 시사한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.

키워드
Coupling (piping)Oscillation (cell signaling)Synchronization (alternating current)AmplitudeCoupling strengthPositive feedbackPhysicsControl theory (sociology)Noise (video)Negative feedback
타입
Review
IF / 인용수
- / 63
게재 연도
2010