动态IP_3-Ca^(2+)振荡模型的数值分析

通过改进J.W.Shuai和P.Jung钙振荡模型,得到与IP3浓度相关的动态IP3-Ca2+振荡模型。利用改进模型,数值分析依赖性参数#和钙通道数目N对Ca2+振荡的影响,得到Ca2+振荡关于参数#的分叉图、Ca2+振荡与IP3振荡的一致性、钙通道数目N对Ca2+振荡的影响等。这些模型结果显示了Ca2+振荡的特性。

钙离子振荡对肝糖磷酸化酶激活的随机效应研究

在复杂生化系统的研究过程中,仿真与建模变得越来越重要.对于参与分子数量比较大的生化系统,通常可以采用常微分方程来解决这一问题.对于分子数量比较小的系统,离散粒子基础上的随机模拟方法更精确.然而目前还没有明确的理论方法来确定,对于实际问题用哪种方法能得到更合理的结果.因此需要在一个普遍研究的体系中,通过Ca^(2+)振荡传导信号来研究从随机行为到确定行为的过渡过程.本文以肝细胞中Ca^(2+)振荡对肝糖磷酸化酶激活随机效应为例,讨论了利用随机微分方程来解决分子数量比较小的生化系统的仿真与建模问题,利用细胞内Ca^(2+)有关的Li-Rinzel随机模型,研究了在磷酸化酶降解肝糖的磷酸化-去磷酸化作用循环过程中,三磷酸肌醇受体通道(IP_3R)释放Ca^(2+)的调控作用.结果表明,肝糖磷酸化酶的激活率随受体通道IP_3R的总数增大而减弱,而且三磷酸肌醇浓度比较小时出现相干共振.

应用免疫算法研究肌醇1,4,5-磷酸三酯受体通道模型参数分布特性

肌醇1,4,5-磷酸三酯受体(inositol 1,4,5-trisphosphate receptor,IP3R)是内质网钙离子释放的重要通道,对细胞信号的传递至关重要。国内外已经提出一些IP3R通道模型,用来解释拟合IP3R通道膜片钳实验数据,其中的De Young-Keizer模型在数值模拟中应用最为广泛。随着人工免疫系统研究的迅速发展,人工免疫算法已经在多目标优化问题上取得了广泛应用。作者应用混合免疫多目标优化算法,根据爪蟾卵母细胞和草地夜蛾细胞核膜IP3R通道的开放概率、平均开放时间和平均闭合时间的动力学实验数据,对De Young-Keizer通道模型进行参数拟合,获得大量优化的拟合参数,从而得到通道模型参数分布图。通过对比两种细胞的拟合参数分布,指出这两种不同细胞IP3R通道的开关动力学差异,主要来源于抑制Ca2+结合时IP3结合位点和当IP3结合时抑制Ca2+结合位点的结合动力学不同。

钙离子信号及细胞调控信号网络动力学

钙离子(Ca^(2+))是细胞内广泛存在的一种重要的第二信使,参与并控制着几乎所有的生命活动过程.细胞信号分子网络对细胞正常和病理生理活动过程进行着精密调控,确保细胞各项生理功能有序地进行.本文综述了近些年本课题组关于细胞内钙信号及细胞信号网络动力学模型方面的研究进展,包括集团化钙离子通道释放局域钙信号、细胞全局钙波信号、内质网和线粒体钙微域调控钙信号和钙信号调控细胞凋亡信号网络动力学,以及细胞信号调控网络动力学等.这些理论工作为研究钙信号和蛋白质信号网络调控细胞复杂生命过程的动力学机制提供了方向和思路.