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Hes1和p53-Mdm2细胞内信号通路的时空建模。 (英语) Zbl 1405.92085号

摘要:转录因子的正确定位对许多细胞内信号通路的正常功能至关重要。实验数据表明,许多途径在时间和空间上都表现出相关物质浓度的振荡。负反馈回路是这些振荡的重要组成部分,为所涉及的因素提供了精细调节。在本文中,我们考虑了两条这样的路径的数学模型——Hes1和p53-Mdm2。
基于先前的数学建模方法,我们推导了偏微分方程组,以捕捉Hes1和p53-Mdm2系统中变量的空间和时间演化。通过计算模拟,我们表明我们的反应扩散模型能够在空间和时间上产生持续的振荡,准确地反映了实验证据,并改进了以前的模型。我们模型的模拟还使我们能够计算每个信使核糖核酸和蛋白质系统中变量的扩散系数范围,以及模型的其他关键参数的范围,在这些参数中可以观察到持续振荡。最后,通过利用偏微分方程的显式空间性质,我们还能够用数学方法操纵核糖体的空间位置,从而控制蛋白质在细胞质中的合成位置。这些模拟的结果预测了核外的最佳距离,蛋白质合成应该在这里进行,以产生持续的振荡。
利用偏微分方程模型,可以获得有关mRNA和蛋白质精确时空动力学的新信息。确定细胞内蛋白质空间定位的能力可能会对糖尿病和癌症等一系列细胞疾病产生新的见解。

MSC公司:

92立方37 细胞生物学
92C45型 生化问题中的动力学(药代动力学、酶动力学等)
92年第35季度 与生物、化学和其他自然科学相关的PDE
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全文: 内政部 哈尔

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