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生化反应系统中的几何形状和对称性。

Geometry and symmetry in biochemical reaction systems.

机构信息

Mathematical Sciences, University of Southampton, Southampton, UK.

Institute of Life Sciences, University of Southampton, Southampton, UK.

出版信息

Theory Biosci. 2021 Oct;140(3):265-277. doi: 10.1007/s12064-021-00353-7. Epub 2021 Jul 15.

DOI:10.1007/s12064-021-00353-7
PMID:34268705
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8568762/
Abstract

Complex systems of intracellular biochemical reactions have a central role in regulating cell identities and functions. Biochemical reaction systems are typically studied using the language and tools of graph theory. However, graph representations only describe pairwise interactions between molecular species and so are not well suited to modelling complex sets of reactions that may involve numerous reactants and/or products. Here, we make use of a recently developed hypergraph theory of chemical reactions that naturally allows for higher-order interactions to explore the geometry and quantify functional redundancy in biochemical reactions systems. Our results constitute a general theory of automorphisms for oriented hypergraphs and describe the effect of automorphism group structure on hypergraph Laplacian spectra.

摘要

细胞内生化反应的复杂系统在调节细胞身份和功能方面起着核心作用。生化反应系统通常使用图论的语言和工具进行研究。然而，图表示仅描述分子物种之间的成对相互作用，因此不适合建模可能涉及多个反应物和/或产物的复杂反应集。在这里，我们利用最近开发的化学反应超图理论，该理论自然允许更高阶的相互作用，以探索生化反应系统的几何形状并量化功能冗余。我们的结果构成了有向超图的同构的一般理论，并描述了同构群结构对超图拉普拉斯谱的影响。

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