MicroRNAs (miRNAs)是一类非编码的小RNAs,在很多生物过程,如发育、细胞分化、细胞周期等基因表达转录过程具有极其重要作用。近来研究显示miRNAs在其所处条件不同时,既表现出致癌效果也会出现抑癌作用。本篇论文以miR-17-92为例,通过系统分析可行生物实验参数范围,结合动力学分岔分析和数值模拟,探讨miRNA对癌症基因调控网络中开关行为的作用。第一章简短回顾了miRNAs(?)的发现以及研究发展过程,包括miRNA的生物发生、生物功能、以及其与人类疾病尤其是癌症之间的关系。第二章对于相关的复杂网络背景知识作了简单介绍,如度分布、聚类系数、社区等基本概念。同时,对基因调控网络的基本数学模型,Michaelis-Menteny方程和Hill方程进行了介绍。第三章考虑Aguda等建立的miR-17-92涉及的癌症网络的数学模型,此Myc/E2F/miR-17-92网络包含E2F/Myc正向自反馈与E2F/Myc/miR-17-92的负向反馈。本论文关注miRNA对于调控开关响应的生理重要性。研究发现,由于miR-17-92的存在,系统表现出多种动力学行为,如单向开关、双向开关以及单稳,而不是没有miRNA时单一的单向开关,而且可以放大细胞正常周期所处的参数区间范围。进一步研究证实,miRNAs的存在可以优化此网络系统的开关行为。Myc/E2F/miR-17-92网络对于外界信号可表现出多种响应行为,如开关、可兴奋性、振荡等等。同时该模型的研究发现miRNA导致可能存在从细胞死亡或癌症态直接到细胞静默状态的开关行为。而且Myc/E2F/miR-17-92网络在具有来自于正向自反馈带来的高度噪声敏感性的同时,miRNA的负反馈又可保证对噪声信号具有一定鲁棒性。论文最后第四章对研究结果进行了总结,并对于癌症中miRNAs的作用作了简单展望。值得注意的是,因为仅仅单一的miRNA通常同时作用多个靶基因,涉及多个信号通道,所以调控某-miRNA的表达水平会同时影响多个生物过程。因此,有必要构造更大尺度的调控网络模型,从而为开发潜在基于miRNA的癌癌治疗方案提供理论依据。