【摘 要】
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昼夜节律(生物钟)与细胞内钙离子(Ca2+)振荡是生命体中典型的非线性动力学现象,它们对细胞基因表达,信号转导以及细胞的繁殖等过程起重要的调控作用。本文对蓝细菌生物钟的核
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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昼夜节律(生物钟)与细胞内钙离子(Ca2+)振荡是生命体中典型的非线性动力学现象,它们对细胞基因表达,信号转导以及细胞的繁殖等过程起重要的调控作用。本文对蓝细菌生物钟的核心振子与T细胞中Ca2+的时空模式进行了理论研究,包括以下两方面内容:
1.建立了基于KaiC两类磷酸化位点(S431与T432)非等同性的多层反应网络,并发现体外KaiC六聚体磷酸化具有动力学多样性,这与蓝细菌全局基因表达的时序模式非常相似。KaiC的多样性磷酸化信号可以产生一种万花筒式的相位调控模式来直接或间接调控蓝细菌全基因组的昼夜表达。此外,在KaiA与KaiB调控下,每个KaiC六聚体都是一个单振子。S431与T432分别是Kai振子相位与振幅的主要调控因子,二者协同控制磷酸化的周期。Kai网络的鲁棒性通过不同相位样品混合以及改变蛋白浓度与反应温度得到了很好的检验。
2.建立了反应扩散模型来研究T细胞中CRAC通道对细胞质Ca2+动力学时空模式的调控机制。模拟结果表明细胞质Ca2+信号的调频调幅模式与Ca2+行波强烈依赖于CRAC通道的Ca2+内流速率,当速率由小到大变化时,Ca2+信号将由调频模式逐步过渡到调幅模式。CRAC通道的Ca2+内流造成了Ca2+浓度的空间分布不均匀,调幅模式相对于调频模式呈现出更持久的Ca2+空间梯度分布。
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