反馈回路中的时间延迟在癌症网络中动力学行为研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xzh19870715
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Micro RNAs(mi RNAs)是一类小的非编码RNA,在生物体的生命活动中扮演着十分重要的作用,参与细胞的分裂、分化、凋亡等过程,并且作为一类特定的分子参与基因表达。近年来,许多研究已经表明:mi RNAs与其它小分子参与的转录过程并不是瞬态的,需要一段相互作用时间。本文在Myc/E2F/mi R-17-92癌症网络中引入时间延迟,研究了延迟时间对网络动力学的影响。在本文中,首先介绍了本文研究所用到的背景理论知识,然后运用数值模拟对模型进行分析,从而对癌症网络系统做出预测,得到如下结果:(1)对于初始状态为单稳态的系统,在正反馈时间延迟和负反馈时间延迟的共同调节作用下,系统的状态依然会被重置。在某些特定的初始条件下,时间延迟可以将单稳态调节为振荡,系统的动力学发生改变,对应的细胞状态也随之改变。当然,正反馈时间延迟和负反馈时间延迟对单稳态系统状态的调控存在竞争关系。(2)对于初始状态为双稳态的系统,在正反馈时间延迟和负反馈时间延迟的共同调节作用下,系统的状态会被重置。在特定的时间延迟作用下,对于不同的转录因子与mi RNAs浓度,双稳态中高态和低态分别被重置为低态、高态或者不同轨迹的振荡。根据分岔理论,我们讨论了小延迟时间作用下的系统状态的切换。基于所得结果,发现正反馈时间延迟和负反馈时间延迟在调控系统状态时存在竞争关系。(3)对于初始状态为振荡的系统,通常情况下,只有小时间延迟才能将系统的振荡态重置为高态,或者在特定的初值条件下,个别特定的时间延迟才能将系统状态调节为高态。大部分情况下,时间延迟只能改变系统振荡的轨迹和频率等,产生新的周期振荡或者混沌振荡。研究发现,时间延迟在耦合正负反馈回路的基因调控网络中能够调控系统的稳定性,使系统产生丰富的动力学行为。通过对癌症带的假设,证明这些行为的产生在理论上可以引起细胞的状态在正常周期和癌症区以及凋亡区发生切换。研究结果也揭示了,调控癌症网络系统中相互作用的延迟时间,可能成为干预肿瘤的一种潜在方法。
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