Feasibility and reliability of sequential logic with gene regulatory networks
| Autor: | MADEC, Morgan, Rosati, Elise, Lallement, Christophe |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), univOAK, Archive ouverte, École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: |
Logic
Yellow Fluorescent Protein Science [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics Gene Expression Research and Analysis Methods Biochemistry Electronic Circuits Electronics Engineering DNA-binding proteins Genetics Toggle Switches Gene Regulatory Networks Gene Regulation [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics Models Genetic Biology and life sciences Simulation and Modeling Transcriptional Control Proteins Regulatory Proteins Luminescent Proteins Signal Processing Medicine Feasibility Studies Engineering and Technology Electronics Electrical Engineering Research Article Transcription Factors Electrical Circuits |
| Zdroj: | PLoS ONE PLoS ONE, Public Library of Science, 2021, ⟨10.1371/journal.pone.0249234⟩ PLoS ONE, 2021, ⟨10.1371/journal.pone.0249234⟩ PLoS ONE, Vol 16, Iss 3, p e0249234 (2021) |
| ISSN: | 1932-6203 |
| DOI: | 10.1371/journal.pone.0249234⟩ |
| Popis: | Gene regulatory networks exhibiting Boolean behaviour, e.g. AND, OR or XOR, have been routinely designed for years. However, achieving more sophisticated functions, such as control or computation, usually requires sequential circuits or so-called state machines. For such a circuit, outputs depend both on inputs and the current state of the system. Although it is still possible to design such circuits by analogy with digital electronics, some particularities of biology make the task trickier. The impact of two of them, namely the stochasticity of biological processes and the inhomogeneity in the response of regulation mechanisms, are assessed in this paper. Numerical simulations performed in two use cases point out high risks of malfunctions even for designed GRNs functional from a theoretical point of view. Several solutions to improve reliability of such systems are also discussed. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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