心肌细胞新陈代谢系统中的若干动力学问题

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    10971152
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    杨凌
  • 依托单位：
    苏州大学
  • 学科分类：
    A0604.生物与生命科学中的数学
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

心肌细胞的新陈代谢系统是一个复杂的大网络。在特定条件下，代谢失调会引发一些特殊的行为，例如：1）缺少葡萄糖，ATP会发生周期振荡；2）活性氧会引发线粒体电位振荡，也可引发线粒体去极化（depolarization）的空间慢波；3）预处理可引发奇异的两阶段心脏保护（cardioprotection）现象。上述的复杂行为较难用传统的生物医学方法解释。我们试图用系统生物学的思想和非线性动力学的工具，依托我们在这方面的经验，通过数学模型和计算机模拟，从理论上揭示上述复杂行为的根本机制。.另一方面，由于有效的实验数据馈乏，导致无法确定复杂模型中大量的参数值。而对于有很多变量的复杂模型，理论分析也相当困难。因此，合理约化模型成为生物系统建模的一个核心问题。在本项目中，我们也试图用代谢系统的复杂网络为例子，来研究如何在不损失特定动力学行为（实验所关注的）的前提下，将复杂的数学模型尽量简化。

结项摘要

心肌细胞的新陈代谢系统是一个复杂的大网络。在特定条件下，代谢失调会引发一些特殊的动力学行为。这些复杂行为较难用传统的生物医学方法解释。我们利用系统生物学的思想和非线性动力学的工具，通过数学模型和计算机模拟，从理论上揭示这些复杂行为的根本机制，如：1）缺少葡萄糖时，ATP 发生周期振荡的机制是通过两个Hopf分叉实现的；2）活性氧所引发线粒体电位振荡与mitochondrial inner membrane anion channels (IMAC)相关的，而其引发线粒体去极化（depolarization）的空间慢波则与mitochondrial permeability transition pore (MPTP) 相关的，其背后的动力学机制则与Hopf 分叉和双重稳定态有关；3）预处理所引发奇异的两阶段心脏保护（cardioprotection）现象中的生物学“记忆”的机制是正反馈引发的双重稳定态。除此之外，我们还进一步对本课题紧密相关的一些生物调控网络，例如细胞（分裂）周期、生物钟等系统做了研究并取得一定的成果。.另一方面，由于有效的实验数据馈乏，导致无法确定复杂模型中大量的参数值。而对于有很多变量的复杂模型，理论分析也相当困难。因此，合理约化模型成为生物系统建模的一个核心问题。在本项目中，我们也用代谢系统的复杂网络为例子，研究了由复杂的数学模型简化后的低维反馈环的动力学行为。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（0）
The Dynamical Mechanisms of the Cell Cycle Size Checkpoint
细胞周期大小检查点的动力学机制
  • DOI：
    10.1088/0256-307x/29/10/108701
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Feng Shi-Fu;Yan Jie;Liu Zeng-Rong;Yang Ling
  • 通讯作者：
    Yang Ling
Positive feedback induced memory effect in ischemic preconditioning
缺血预适应中的正反馈诱导记忆效应
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Journal of Theoretical Biology
  • 影响因子：
    2
  • 作者：
    Shi; Jichen;Xu; Jian;Zhang; Xiaorong;Yang; Ling
  • 通讯作者：
    Ling
Mitochondrial Oscillations and Waves in Cardiac Myocytes: Insights from Computational Models
心肌细胞中的线粒体振荡和波：来自计算模型的见解
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    BIOPHYSICAL JOURNAL
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Yang; Ling;Korge; Paavo;Weiss; James N.;Qu; Zhilin
  • 通讯作者：
    Zhilin
The circadian mutation PER2(S662G) is linked to cell cycle progression and tumorigenesis
昼夜节律突变 PER2(S662G) 与细胞周期进程和肿瘤发生有关
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Cell Death and Differentiation
  • 影响因子：
    12.4
  • 作者：
    Gu; X.;Liu; G.;Yang; L.;Xu; Y.;Xing; L.;Shi; G.;Liu; Z.;Wang; X.;Qu; Z.;Wu; X.;Dong; Z.;Gao; X.
  • 通讯作者：
    X.

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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
    黄立波

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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