Information exchange is a critical process in all communication systems, including biological ones. The concept of retroactivity represents the loads that downstream modules apply to their upstream systems in biological circuits. This paper focuses on studying the impact of retroactivity on different biological signaling system models, which present analogies with well-known telecommunication systems. The mathematical analysis is performed both in the high and low molecular counts regime, by mean of the Chemical Master Equation and the Linear Noise Approximation, respectively. The aim is to provide analytical tools to maximize the reliable information exchange for different biomolecular circuit models. Results highlight how, in general, retroactivity harms communication performance. This negative effect can be mitigated by adding to the signaling circuit an independent upstream system that connects with the same pool of downstream systems.


翻译:追溯性概念代表下游模块在生物电路的上游系统中应用的负荷。本文侧重于研究追溯性对不同生物信号系统模型的影响,这些模型与众所周知的电信系统相似。数学分析分别在高分子计和低分子计数系统中进行,分别以化学母体总和和线性噪声吸附法为平均值。目的是提供分析工具,使不同生物分子电路模型的可靠信息交流最大化。结果突出表明追溯性通常如何损害通信性能。通过在信号电路中增加一个与同一下游系统连接的独立上游系统,可以减轻这一负面影响。

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