《胞質鈣信號調控細胞凋亡的動力學機制研究》是依託山西大學，由祁宏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：胞質鈣信號調控細胞凋亡的動力學機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：祁宏
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
細胞凋亡在生物體的發育和組織自穩態中發揮著重要作用，失調的細胞凋亡往往與許多重大疾病的發生密切相關。大量的生物學研究指出，異常提升的細胞質鈣離子是促進細胞凋亡的關鍵因子。然而，目前對此方面的研究僅僅是描述性的，且對鈣信號如何整合到複雜的細胞凋亡網路中缺乏定量的分析及系統的研究。本項目將在實驗數據分析的基礎上，創建鈣信號介導的細胞凋亡網路模型，採用微分方程組定量刻畫細胞從接受刺激，到影響鈣離子及其相關凋亡通路中蛋白濃度變化，從而導致凋亡的動力學過程。利用數值模擬和非線性動力學的方法，分析凋亡網路系統中各組分的時間序列以及異常提升的鈣離子的幅度、周期和持續時間對細胞凋亡的影響，揭示鈣信號調控細胞凋亡的詳細分子機制；分析系統穩定性和分岔行為，給出其所對應的生物學意義，並研究可能的干預措施對細胞命運的影響。本項目將加深人們對鈣離子調控細胞凋亡功能的理解，為相關疾病的診斷和治療提供思路。
結題摘要
細胞凋亡在生物體的發育和組織自穩態中發揮著重要作用，異常的細胞凋亡往往與許多重大疾病的發生密切相關。鈣離子在調控細胞凋亡方面起著至關重要的作用，然而人們對其分子機制尚不清楚。本項目圍繞鈣信號介導的細胞凋亡網路，構建了一系列生物物理模型，深入系統地研究了鈣離子在細胞凋亡中的調控作用。取得的主要結果包括：1. 改進了兩個經典的鈣振盪模型，創建了一個新的鈣振盪模型，所得結果與最新實驗測量吻合很好，而且可使單個鈣振盪模型呈現多種鈣信號編碼方式。2. 通過比較生物學家提出的關於Bcl-2蛋白家族成員之間相互作用的3種模式的穩態特性，認為統一模式可能是細胞使用最多的一種模式，從理論分析的角度為解決這一重要的爭議問題提供了思路。3. 首次對凋亡體的組裝過程進行了理論方面的全面分析，並得到了可供實驗驗證的最優組裝途徑。4. 基於我們最新發表的模型結果，結合大量實驗觀測，提出了“內質網與線粒體之間距離的減少會通過增強的鈣信號引發阿爾茨海默症”的假說，為更全面地了解該病的發病機制提供了新的視角。5. 通過創建鈣離子調控細胞凋亡的信號網路模型，證明鈣信號主要以調幅而非調頻的形式控制細胞凋亡，且詳細闡明了該網路中各物質的動力學變化，找到了影響網路信號傳導的關鍵因素。通過該項目的資助，目前已有11篇文章發表在重要的專業雜誌和綜合性期刊。本項目對於闡明複雜生命現象背後的數理規律、促進交叉學科的發展有積極的意義。
