調控系統中網路的結構與功能研究

《調控系統中網路的結構與功能研究》是依託中山大學，由周天壽擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：調控系統中網路的結構與功能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周天壽
• 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、具有特定生物功能的網路模組,揭示這些簡單網路的功能對於理解更為複雜網路的調控機制甚至對於理解細胞內部過程具有重要意義，也對闡明生物網路的設計原理大有幫助。本項目將研究調控系統中的典型網路模組，包括自調控、正反饋、負反饋、一致前饋圈和非一致前饋圈等，以及由它們組合而成的網路。主要研究這些網路構建塊的某些功能，如處理信號的能力、過濾噪聲的能力、產生振動的潛能、成形時空細胞信號的能力，以及對振動魯棒性和可調性的影響等。研究時將考慮噪聲、延遲、非線性性、時間尺度等因素，以及組合調控的效果等。通過系統和全面的研究，我們試圖總結出調控網路的某些一般規律，如產生魯棒振動的最小網路模組，網路節點的增加或敲除對於保持系統穩定性和魯棒性的一般要求等。我們的研究在藥物設計、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的、相對獨立的、具有特定功能的網路模組，揭示這些簡單網路的功能對於理解更為複雜網路的調控機制甚至對於理解細胞內部過程具有重要意義，也對闡明生物網路的設計原理大有幫助。針對調控系統中的若干典型網路模組如自調控、正反饋、負反饋、一致前饋圈和非一致前饋圈等，以及由它們組合而成的複合模組，我們深入研究了這些構建塊的生物學功能，包括處理信號的能力、過濾噪聲的能力、產生振動的潛能、成形時空細胞信號的能力，特別是刻畫出某些重要生物因素如噪聲、延遲、非線性性、時間尺度、組合調控等對振動魯棒性和可調性的定量和定性影響。通過系統和全面的研究，我們已總結出調控網路模組的某些一般性規律，如反饋壓制的噪聲存在物理極限；耦合的正負反饋環路能產生魯棒、可調的振動；染色質重塑的各個相能獨立地調控基因表達噪聲到最低水平；由鬆弛振子和規則振子整合而成的組合振子的多細胞系統能產生多種類型的細胞圖案等。我們的研究結果在藥物設計、基因治療等方面具有潛在的套用前景。