×

MAPK网络及其因复曲面稳态而产生的多稳态能力。 (英语) Zbl 1315.92029号

摘要:有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路在环境刺激向细胞核的转导中发挥重要作用,从而调节多种细胞过程,包括细胞增殖、分化和程序性细胞死亡。MAPK细胞外活化蛋白激酶(ERK)级联的成分是癌症治疗的诱人靶点,因为其异常活化是高度流行的人类癌症中的常见事件。MAPK网络是一种计算模拟模型,主要使用常微分方程和偏微分方程。关键结果表明,这些网络可以具有开关行为、双稳态和振荡。在这项工作中,我们考虑了三个具有代表性的ERK网络,其中一个具有负反馈回路,在质量作用动力学下呈现出二项式稳态理想。因此,我们应用了[第一作者等人,Bull.Math.Biol.74,No.51027-1065(2012;Zbl 1251.92016年)]找到一组速率常数,允许每个网络在相同的化学计量兼容性类别中有两个明显不同的稳定稳态。我们的方法使研究系统的某些方面成为可能,例如多稳态,而不依赖于模拟,因为我们不假设任何先验常数,而是假设网络的拓扑结构。由于所执行的分析是通用的,因此它可以应用于许多其他重要的生化网络。

MSC公司:

92C40型 生物化学、分子生物学
92立方37 细胞生物学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Asthagiri,A.R。;Lauffenburger,D.A.,《有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路模型中信号动力学反馈效应的计算研究》,生物技术。掠夺。,17, 227-239 (2001)
[2] Conradi,C。;Flockerzi,D.,《大规模行动网络中的多平稳性及其在ERK激活中的应用》,J.Math。生物学,65,107-156(2012)·Zbl 1278.37058号
[3] Conradi,C。;Saez-Rodriguez,J。;Gilles,E.D。;Raisch,J.,使用化学反应网络理论放弃动力学机制假设,IEE Proc。系统。生物学(现为IET系统生物学),152,4,243-248(2005)
[4] 考克斯·D。;Little,J。;O'Shea,D.,《理想、多样性和算法》(1997),斯普林格出版社
[5] Craciun,G。;狄更斯坦,A。;Shiu,A。;Sturmfels,B.,Toric动力学系统,J.Symb。公司。,441551-1565(2009年)·Zbl 1188.37082号
[8] Dougherty,M.K。;穆勒,J。;Ritt,D.A。;周,M。;周,X.Z。;科普兰,T.D。;康拉德,T.P。;Veenstra,T.D。;Lu,K.P。;Morrison,D.K.,通过直接反馈磷酸化调节RAF-1,分子细胞,17,215-224(2005)
[9] Feliu,E。;Knudsen,M。;Andersen,L.N。;Wiuf,C.,《n层信号级联的代数方法》,Bull。数学。《生物学》,74,1,45-72(2012)·Zbl 1244.92015年
[10] Feliu,E。;Wiuf,C.,酶共享是信号系统中多稳态的原因,J.Roy。《国际社会》,9,71,1224-1232(2012)
[11] 藤冈,A。;Terai,K。;伊藤·R·E。;青木,K。;Nakamura,T。;黑田东彦,S。;西田,E。;Matsuda,M.,荧光探针监测的RAS/ERK MAPK级联动力学,J.Biol。化学。,281, 13, 8917-8926 (2006)
[12] Fritsche-Guenther,R。;Witzel,F。;Sieber,A。;R.先生。;施密特,N。;Braun,S。;布鲁默,T。;塞尔斯,C。;Nils Blüuthgen,N.,ERK到RAF的强负反馈赋予MAPK信号的鲁棒性,分子系统。《生物学》,7489(2001)
[13] Hatakeyama,M。;木村,S。;Naka,T。;川崎,T。;Yumoto,北。;一川,M。;Kim,J。;斋藤,K。;Saeki,M。;Shirouzu,M。;横山,S。;Konagaya,A.,关于有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)和AKT通路在heregulin诱导的erbb信号传导中调制的计算模型,《生物化学》。J.,373,451-463(2003)
[14] 霍尔斯坦,K。;Flockerzi,D。;Conradi,C.,顺序分布多位点磷酸化网络中的多平稳性,Bull。数学。生物,75,11,2028-2058(2013)·Zbl 1283.92030年
[15] 霍恩伯格,J.J。;粘合剂B。;F.J.布鲁格曼。;Schoeber,B。;Heinrich,R。;韦斯特霍夫,H.V.,《MAPK信号的控制:从复杂性到真正重要的东西》,癌基因,245533-5542(2005)
[16] 黄,C.-Y.F。;小费雷尔。,J.E.,有丝分裂原活化蛋白激酶级联反应的超敏性,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,93,10078-10083(1996)
[17] 卡普,R。;Pérez Milán,M。;Dasgupta,T。;狄更斯坦,A。;Gunawardena,J.,《生物化学网络的复杂线性不变量》,J.Theor。生物学,311(2012)·Zbl 1337.92092号
[18] Kholodenko,B.N.,负反馈和超敏性可导致有丝分裂原活化蛋白激酶级联中的振荡,欧洲生物化学杂志。,267, 1583-1588 (2000)
[19] Kolch,W.,《通过支架和抑制剂协调ERK/MAPK信号传导》,《分子细胞生物学》。,6, 827-837 (2005)
[20] Kyriakis,J.M.,《应激和炎症激活的哺乳动物有丝分裂原活化蛋白激酶信号转导途径》,《生理学》。修订版,81,2807-869(2001)
[21] Manrai,A。;Gunawardena,J.,《多位点磷酸化的几何结构》,生物物理学。J.,955533-5543(2008年)
[22] Mansour,S.J。;马滕,W.T。;赫尔曼,A.S。;坎迪,J.M。;荣,S。;Fukasawa,K。;Vande Woude,G.F。;Ahn,N.G.,通过组成活性map激酶转化哺乳动物细胞,科学,265966-977(1994)
[25] 帕吉斯,G。;Lenormand,P。;L’Allemain,G。;Chambard,J.C。;梅洛赫,S。;Pouysségur,J.,成纤维细胞增殖需要丝裂原活化蛋白激酶(p42^{mapk})和(p44^{mapk}),Proc。美国国家科学院。科学。美国,908319-8323(1993)
[26] Pearson,G。;罗宾逊,F。;Beers Gibson,T。;徐,B.E。;Karandikar,M。;伯曼,K。;Cobb,M.H.,有丝分裂原活化蛋白(MAP)激酶途径:调节和生理功能,Endocr。修订版,22,153-183(2001)
[27] Pérez Milán,M。;狄更斯坦,A。;Shiu,A。;Conradi,C.,《具有复曲面稳态的化学反应系统》,B.Math。《生物学》,74,5,1027-1065(2012)·Zbl 1251.92016年
[28] 乔·L。;Nachbar,R.B。;Kevrekidis,I.G。;Shvartsman,S.Y.,MAPK信令黄-费雷尔模型中的双稳态和振荡,PLoS计算。生物学,3,9,1819-1826(2007)
[29] 谢弗·H·J。;Weber,M.J.,有丝分裂原活化蛋白激酶:来自无处不在信使的特异性信息,分子细胞生物学。,19, 2435-2444 (1999)
[30] 斯科贝尔,B。;艾奇勒·琼森,C。;Gilles,E.D。;Muller,G.,表面和内化的EGF受体激活的MAP激酶级联动力学的计算建模,Nat.Biotechnol。,20, 370-375 (2002)
[31] 汤姆森,M。;Gunawardena,J.,《多站点翻译后修改系统的有理参数化定理》,J.Theor。生物学,261626-636(2009)·Zbl 1403.92085号
[32] 汤姆森,M。;Gunawardena,J.,《多位点磷酸化系统中的无限多稳定性》,《自然》,460,274-277(2009)
[33] Turjanski,A。;Vaqué,J。;Gutkind,J.,地图激酶与核事件控制,癌基因,26,3240-3253(2007)
[34] 维德曼,C。;Gibson,S。;Jarpe,M.B。;Johnson,G.L.,《从酵母到人类的三激酶模块的有丝分裂原激活蛋白激酶保存》,《生理学》。修订版,79,143-180(1999)
[35] 扎鲁宾,T。;Han,J.,p38 MAP激酶途径的激活和信号传导,《细胞研究》,15,11-18(2005)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。