生物振子的結構與功能研究

《生物振子的結構與功能研究》是依託中山大學，由苑占江擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：生物振子的結構與功能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：苑占江
• 依託單位：中山大學

中文摘要

大量細胞行為展示出周期振盪，且生物振盪在免疫系統、細胞生長/凋亡和胚胎髮育中發揮了重要作用。近年來研究證實幾乎所有的生物振子都具有多個相互作用的反饋環路構成的複雜結構。以前的研究主要集中於簡單振子網路模組，對於實際模式生物中存在的較為複雜的振子網路目前仍缺乏深入研究。本項目通過數學建模、理論分析、數值模擬及結合模式生物實驗結果，旨在闡明生物振子的網路拓撲與生物學功能之間的關係，主要包括找出正/負反饋環路在生物振盪中各自所起的作用；結合模式生物如NF-kB振子和p53振子，通過分析它們的進化路徑，試圖闡明生物振子進化的某些原理；通過理論分析，闡明正/負反饋環路在生物振子抵抗內外擾動時的本質作用；試圖建立生物振子利用振盪波形編碼和解碼生物信息的原則。本項目的研究不僅在理論上有重要的意義，而且在藥物設計、基因治療等方面具有潛在的套用前景。

結題摘要

本項目的研究計畫為兩方面，一是研究生物振子，包括反饋結構和動力學分叉，反饋結構和噪聲之間的關係研究；二是間就空間建模，包括成型素魯棒性與空間擴散，以及空間擴散誘導空間分叉動力學。在項目執行期間，我們基本按照研究計畫開展工作，取得的主要研究結果大部分是研究生物振子的結構和功能研究，期間我們還作了一些空間建模的工作。在發表的11篇論文中，涉及生物振子結構和功能的問題的發表文章有4篇。關於生物振子結構和動力學，我們利用首達時間對振子作了一個很好的分類；在振子魯棒性方面我們，我們重點考察了延時負反饋振子中的相位噪聲和幅度噪聲的Trade-off,也就是兩個方面的魯棒性沒辦法同時實現；以Cell Cycle為研究對象，研究耦合正負反饋迴路，我們發現不同的反饋對於振子的幅度和頻率產生不同的影響，這裡初步完成項目書的計畫。關於振子敏感性，我們在NF-KB振子中研究振盪行為對於上游刺激的回響，特別是對於受體濃度的回響。未按研究計畫完成的是項目書提到的生物振子中幅度和相位耦合的研究計畫，原因一是，在研究過程中發現，解決這些問題所使用理論分析方法很難得到，項目執行期間沒能完成。另外這個角度也是振子研究中公開的問題；二是根據實際情況和興趣對研究內容做了一些微調；三是時間和精力所限。