多尺度细胞模拟理论和算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11201049
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0604.生物与生命科学中的数学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Huge challenge has been presented to the modern multi-scale scientific research due to the time-space multiple matrix features of life behaviors. Up-to-date, a well-rounded multi-scale theory or model for precisely reflection of the cooperation and interaction mechanism of the coupled micro- and macroscopic behaviors of cellular system is still unavailable. With the help of statistical mechanics and dynamics, this project is devoted to develop an integrated multi-scale framework theory and algorithm that is applicable to multiple-layer biological systems ranging from the intracellular macromolecules, sub-cellular system, cell to the tissue levels, and thus to in theory and practice study the cell communication, directional motility as well as the tissue formation mechanisms. Meanwhile, the developed theory is also used to model several typical multi-scale behaviors including the Wnt-β catenin-cadherin pathway, the integrin-Rac-JNK network, as well as the IgCAM pathway-mediated whole-cell adhesion, aggregation, and tumor cell metastasis and invasion mechanisms, and corresponding cell biology experiments for validation of the simulation results are also conducted. The successful launch of this project will establish a series of novel theories and algorithm tools for exploration of cell multi-scale physiological processes and provide basic support to the solution of multi-scale complex life systems.
生命行为的时-空多尺度特征给现代多尺度科学研究提出了巨大挑战。目前尚缺乏可以精确反映细胞微观-宏观行为交互耦合的多尺度理论和模型。本项目借助统计力学、统计动力学理论,开发一个统一框架下的适用于细胞内大分子、亚细胞、细胞到组织水平的时-空多尺度生命行为的模拟理论和算法,进而从理论上和实践上实现研究细胞通讯、细胞定向运动以及组织模型形成机制。同时,我们将该理论应用于Wnt-β catenin-cadherin通路、integrin-Rac-JNK网络,以及IgCAM通路所介导的细胞黏附、团聚、以及肿瘤细胞转移和入侵机制等典型多尺度行为的研究,并开展细胞生物学实验验证。本项目的成功开展将建立一套研究细胞多尺度生理过程的新理论和新工具,从而为解决复杂生命体系的多尺度问题提供基础性支持。

结项摘要

生命行为的时-空多尺度特征给现代多尺度科学研究提出了巨大挑战。目前尚缺乏可以精确反映细胞微观-宏观行为交互耦合的多尺度理论和模型。. 在该青年项目的支持下,我们成功开发了一套多尺度细胞模拟理论和算法,适用于细胞内大分子、亚细胞、细胞到组织水平的时-空多尺度生命行为的研究。该理论算法重点研究细胞通讯、细胞定向运动以及组织模型形成机制。在该理论和算法的基础上,我们成功开展了几个典型的细胞内生化通路、信号转导网络的模拟研究,主要包括p53蛋白调控机制的模拟分析,细胞分子间的相互作用机制和识别模式研究。同时在单分水平上,我们也尝试开展了生物大分子动力学模拟,小分子和蛋白质结合研究。. 该项目的实施已经取得了系列成果,目前共发表SCI论文20余篇,其中包括了Current Medicinal Chemistry, Soft Matter, RSC Advances,PLoS ONE 和Briefings in Bioinformatics等国际著名期刊,其中IF > 3.0 的论文7篇。该研究为解决复杂生命体系的多尺度问题提供基础性支持。

项目成果

期刊论文数量(32)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multi-scale modeling of cell survival and death mediated by the p53 network: a systems pharmacology framework
p53 网络介导的细胞存活和死亡的多尺度建模:系统药理学框架
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Molecular Biosystems
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen; Xuetong;Zhang; Wenjuan;Lu; Aiping;Wang; Yonghua
  • 通讯作者:
    Yonghua
广谱沙粒病毒抑制剂的3D-QSAR分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    分子科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王斌;王景辉;李燕;杨凌
  • 通讯作者:
    杨凌
Structural Analysis for Colchicine Binding Site-Targeted ATCAA Derivatives as Melanoma Antagonists
秋水仙碱结合位点靶向 ATCAA 衍生物作为黑色素瘤拮抗剂的结构分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Medicinal Chemistry
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Li; Yan;Guo; Yangyang;Wang; Jinghui;Zhang; Shuwei
  • 通讯作者:
    Shuwei
An in silico exploration of the interaction mechanism of pyrazolo[1,5-a]pyrimidine type CDK2 inhibitors
吡唑并[1,5-a]嘧啶型CDK2抑制剂相互作用机制的计算机探索
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Molecular Biosystems
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang; Jingxiao;Yang; Yinfeng;Zhang; Shuwei;Yang; Ling
  • 通讯作者:
    Ling
A systems pharmacology approach to investigate the mechanisms of action of Semen Strychni and Tripterygium wilfordii Hook F for treatment of rheumatoid arthritis
系统药理学方法研究马钱子和雷公藤F治疗类风湿性关节炎的作用机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Ethnopharmacology
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Chen; Sushing;Yang; Yinfeng;Lu; Aiping;Zhang; Shuwei
  • 通讯作者:
    Shuwei

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其他文献

ロンドンのIdea Storeに見る地域ニーズに対応した公共図書館の再編方法
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李燕
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    --
  • 发表时间:
    2019
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  • 作者:
    李燕
  • 通讯作者:
    李燕
JA における福祉事業としての園芸療法活動-庄原市を事例として-
JA的福利事业园艺治疗活动 - 以庄原市为例 -
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    四方康行
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    --
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    包良满;张桂林;张元勋;李燕;林俊;刘卫;曹清晨;赵屹东;马陈燕;韩勇
  • 通讯作者:
    韩勇

其他文献

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用户使用行为视角下“互联网+政务服务”公民获得感提升机制研究
  • 批准号:
    71704018
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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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