生物網路模組及其整合的功能研究

《生物網路模組及其整合的功能研究》是依託中山大學，由張家軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：生物網路模組及其整合的功能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張家軍
• 依託單位：中山大學

中文摘要

生物系統中存在大量的、相對獨立的、具有特定功能的網路模組及其整合網路。從生物物理學的觀點，揭示這些相對簡單網路模組及其整合的功能對於理解更為複雜生物網路的運行機制和細胞內部過程是基本和重要的，也對闡明生物網路的設計原理大有幫助。本項目旨在研究生物調控網路的生物學功能，關注於若干基本但典型的整合調控模組，如兩成分的耦合正負反饋環、三成分的耦合正負反饋環、自促進或自抑制反饋環耦合前饋環（包括一致和非一致前饋環）等整合網路。通過數學建模、數值模擬和理論分析等環節，並考慮生物過程及環境如時間延遲、分子噪聲、信號整合、時間尺度等因素，以及結合模式生物的實驗結果等，來闡明特定結構網路的本質功能。通過這種系統的研究，我們試圖總結出整合調控網路和生物學功能之間關係的某些一般性規律。本項目的研究在藥物設計、基因治療等方面具有潛在的套用前景。

結題摘要

生物系統中存在大量相對獨立且具有特定功能的網路模組及其整合網路。從生物物理學的觀點，揭示這些網路模組及其整合的功能對於理解更為複雜生物網路的運行機制和細胞內部過程是基本和重要的，也對闡明生物網路的設計原理大有幫助。針對當前生物網路研究的複雜性，我們深入研究了生物網路模組及其整合模組，獲得了一批研究成果。首先，我們提出基於二項矩的主方程系統建模方法和基於大規模搜尋的網路功能研究方法，並且該方法生物網路模組的研究中都得到具體的套用；其次，我們總結出生物網路模組與功能之間的關係，特別是啟動子架構模組的生物學功能和振動模組的生物學功能；這些研究成果為理解細胞內部過程、總結出合成生物學的設計原理奠定了基礎，在生物製藥、人造器官、基因理療等領域具有潛在的套用前景。