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罗伯特·格雷格。;Sarkar，Saumendra N。;杰森·舒梅克（Jason E.Shoemaker）。

cGAS通路的数学模型揭示了DNA传感对TREX1反馈的鲁棒性。 （英语） Zbl 1406.92242号

J.西奥。生物。 462, 148-157 (2019).
摘要：环GMP-AMP合成酶（cGAS）最近被确定为检测细胞溶质双链DNA以激活I型干扰素反应的主要蛋白。cGAS通路在识别DNA编码病毒以及从受损细胞的细胞核泄漏的自我DNA方面至关重要。目前，调控cGAS途径的动力学尚不清楚；限制了我们对DNA诱导的免疫反应是如何调节的认识。使用系统生物学方法，我们建立了一个数学模型来描述这条路径的动力学，并检查由此产生的系统级涌现特性。使用并行回火马尔可夫链蒙特卡罗（PT-MCMC）方法将未知模型参数拟合到从文献中编译的数据，从而产生参数化模型集合。局部敏感性分析表明，模型集合的参数敏感性趋势与所选参数无关。TREX1的电子内敲除发现干扰素反应非常强烈，表明完全抑制是诱导符合慢性炎症的化学条件所必需的。最后，我们证明该模型概括了小分子抑制cGAS产生的干扰素表达数据。总的来说，该模型的重要性体现在它能够识别cGAS通路的敏感成分，生成可测试的假设，并确认实验观察结果。

MSC公司：

92立方厘米 系统生物学、网络
92C45型 生化问题中的动力学（药代动力学、酶动力学等）
92C40型 生物化学、分子生物学

关键词：

干扰素信号;系统生物学;ODE建模

软件：

化学需氧量
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{R.W.Gregg}等人，J.Theor。生物学462148-157（2019年；Zbl 1406.92242）
全文： 内政部

参考文献：

[1] An，J。；杜尔坎，L。；卡尔，R.M。；Briggs，T.A。；赖斯，G.I。；蒂尔，T.H。；伍德沃德·J·J。；Elkon，K.B.，系统性红斑狼疮患者中循环GMP-AMP合成酶的表达，Arthrit.Rheumatol。，69800-807（2017）
[2] 安德列娃，L。；希勒，B。；Kostrewa，D。；拉西格，C。；de Oliveira Mann，C.C。；Jan Drexler，D。；Maiser，A。；盖特，M。；Leonhardt，H。；Hornung，V。；Hopfner，K.-P.，cGAS通过形成蛋白质-DNA阶梯来感应长DNA和HMGB/TFAM结合的U型DNA，《自然》，549，394-398（2017）
[3] 北巴盖里。；斯特林，J。；Doyle，F.J.，《昼夜节律稳健性的定量性能指标》，生物信息学，23，358-364（2007）
[4] Ballnus，B。；Hug，S。；哈茨，K。；Görlitz，L。；Hasenauer，J。；Theis，F.J.，动态系统马尔可夫链蒙特卡罗方法的综合基准测试，BMC系统。生物学，1163（2017）
[5] 巴伯，G.N.，《STING：感染、炎症和癌症》，自然出版社。Gr.，15（2015）
[6] Brzostek-Racine，S。；戈登，C。；Van Scoy，S。；Reich，N.C.，《DNA损伤反应诱导干扰素》，J.Immunol。，187, 5336-5345 (2011)
[7] 剑桥，S.B。；格纳德，F。；Nguyen，C。；Bermejo，J.L。；Krüger先生。；Mann，M.，哺乳动物细胞的全系统蛋白质组分析揭示了保守的功能性蛋白质周转，J.蛋白质组。研究，10，5275-5284（2011）
[8] 陈，Q。；Sun，L。；Chen，Z.J.，细胞溶质DNA传感的cGAS-STING途径的调节和功能，自然免疫。，17, 1142-1149 (2016)
[9] A.-D.C.切斯勒。；费雷拉，L.R.P。；Chang，T.-H。；菲茨杰拉德，K.A。；Burleigh，B.A.，锥虫激活的一种新型干扰素调节因子3依赖性途径触发巨噬细胞和成纤维细胞中的干扰素，免疫学杂志。，181, 7917-7924 (2008)
[10] 奇斯，O.-T。；Banga，J.R。；Balsa-Canto，E.，《系统生物学模型的结构可识别性：方法的关键比较》，《公共科学图书馆·综合》，6，e27755（2011）
[11] 柯林斯。；蔡，H。；李·T。；Franco，L.H。；李，X.-D。；奈尔，V.R。；Scharn，C.R。；斯坦姆，C.E。；莱文，B。；陈振杰。；Shiloh，M.U.，Cyclic GMP-AMP合成酶是结核分枝杆菌的先天免疫DNA传感器，《细胞宿主微生物》，17，820-828（2015）
[12] 考克斯，J.S。；斯坦利，S.A。；Johndrow，J.E。；Manzanillo，P.，《I型干扰素对感染的反应与I型干酪根对结核分枝杆菌感染的反应需要ESX-1介导的分泌，并有助于发病机制》，免疫学杂志。参考免疫学杂志。，178, 3143-3152 (2017)
[13] 迪堡，S.S。；蒙托亚，M。；昂格，H。；Alexopoulou，L。；罗伊·P。；哈斯韦尔，L.E。；Al-Shamkhani，A。；右Flavell。；借方，P。；Sousa，C.R.e，《病毒感染将非浆细胞样树突状细胞转变为高干扰素产生细胞》，《自然》，424，324-328（2003）
[14] 多布斯，N。；北伯纳耶夫斯基。；陈，D。；Gonugunta，V.K。；新墨西哥州阿尔托。；Yan，N.，通过内质网移位激活STING与感染和自身炎症疾病相关，《细胞宿主微生物》，18，157-168（2015）
[15] 高，D。；吴杰。；吴永泰。；杜，F。；阿罗，C。；Yan，N。；Sun，L。；Chen，Z.J.，Cyclic GMP-AMP合成酶是HIV和其他逆转录病毒的先天免疫传感器，Science，341903-906（2013）
[16] Gelman，A。；Rubin，D.B.，《使用多序列的迭代模拟推断》，《统计科学》。，7, 457-472 (1992) ·Zbl 1386.65060号
[17] 乔治亚娜，I。；萨姆纳，R.P。；Towers，G.J。；Maluquer de Motes，C.，《毒株痘病毒通过阻止STING激活来抑制DNA感应》，J.Virol。合资企业。(2018), 02145-17
[18] 格雷，E.E。；Treuting，P.M。；伍德沃德·J·J。；Stetson，D.B.，前沿：在Aicardi-Goutières综合征Trex1缺陷小鼠模型中，cGAS是致死性自身免疫病所必需的，免疫学杂志。，195 (2015)
[19] 郭，X。；舒，C。；李，H。；裴，Y。；吴，S.-L。；郑洁。；刘，M。；Xu，H。；Botchlett，R。；郭，T。；蔡，Y。；高，X。；周，J。；Chen，L。；李强。；Xiao，X。；谢林。；Zhang，K.K。；季建勇。；霍，Y。；孟，F。；阿尔皮尼，G。；李，P。；Wu，C.，Cyclic GMP-AMP改善饮食诱导的代谢失调，并从STING激活明显调节促炎反应，Sci。代表，76355（2017）
[20] Hansen，K。；Prabakaran，T。；Laustsen，A。；Jorgensen，S.E。；Rahbaek，S.H.公司。；Jensen，S.B。；尼尔森，R。；Leber，J.H.（莱伯，J.H.）。；Decker，T。；Horan，K.A。；雅各布森，M.R。；Paludan，S.R.，单核细胞增生性李斯特菌通过IFI16-、cGAS-和STING依赖性途径诱导IFN表达，EMBO J，33，1654-1666（2014）
[21] 哈特洛娃，A。；Erttmann，S.F。；F.A.拉菲。；Schmalz，A.M。；Resch，美国。；Anugula，S。；Lienenklaus，S。；尼尔森，L.M。；Kröger，A。；尼尔森，J.A。；艾克·T。；Weiss，S。；Gekara，N.O.，DNA损伤通过细胞溶质DNA传感器STING启动I型干扰素系统，以促进抗菌天然免疫，《免疫学》，42，332-343（2015）
[22] 霍夫曼，A。；列夫琴科，A。；斯科特，M.L。；Baltimore，D.，IkappaB-NF-kappaB信号模块：时间控制和选择性基因激活，《科学》，2981241-1245（2002）
[23] 本田，K。；高冈，A。；Taniguchi，T.，通过转录因子的干扰素调节因子家族诱导I型内含子基因，免疫学，25，349-360（2006）
[24] Jönsson，K.L。；Laustsen，A。；克拉普，C。；Skipper，K.A。；Thavachelvam，K。；霍特，D。；Egedal，J.H。；Kjolby，M。；Mohammadi，P。；Prabakaran，T。；瑟伦森，L.K。；Sun，C。；简森，S.B。；霍尔姆，C.K。；Lebbink，R.J。；约翰森，M。；尼亚加德，M。；Mikkelsen，J.G。；基尔霍夫，F。；S.R.帕卢丹。；Jakobsen，M.R.，IFI16是通过促进cGAMP的产生和功能在人类巨噬细胞中进行DNA传感所必需的，Nat.Commun。，8, 14391 (2017)
[25] Kitano，H.，《生物稳健性》，《自然遗传学评论》。，5, 826-837 (2004)
[26] Kitano，H.，《计算系统生物学》，《自然》，420206-210（2002）
[27] Kranzusch，P.J。；Lee，A.S.-Y。；J.M.伯杰。；Doudna，J.A.，《人类cGAS的结构揭示了先天免疫中第二信使酶的保守家族》，《细胞报告》（2013）
[28] Lam，E。；斯坦因，S。；Falck-Pedersen，E.，通过cGAS/STING/TBK1 DNA传感级联检测腺病毒，J.Virol。，88, 974-981 (2014)
[29] 利拉奇，G。；Khammash，M.，《计算生物学中的参数估计和模型选择》，《公共科学图书馆·计算》。生物学，6，文章e1000696 pp.（2010）
[30] 马，Z。；Damania，B.，《cGAS-STING防御途径及其通过病毒的反作用》，《细胞宿主微生物》，19，150-158（2016）
[31] 马丁·普卢默（Martyn Plummer）；贝斯特，N。；Cowles，K。；Vines，K.，CODA：MCMC的收敛诊断和输出分析，R.News，6，7-11（2006）
[32] 松冈，Y。；Matsumae，H。；加藤，M。；艾斯菲尔德，A.J。；Neumann，G。；Hase，T。；Ghosh，S。；舒梅克，J.E。；Lopes，T.J.S。；渡边，T。；渡边，S。；福山，S。；H.北野。；Kawaoka，Y.，甲型流感病毒复制周期综合图谱，BMC系统。生物学，7，97（2013）
[33] 米洛·R。；Phillips，R.，《数字细胞生物学》（2015），加兰德科学出版社
[34] Nagata，S。；Kawane，K.，内源性DNA引起的自身炎症，高级免疫学。，110139-161（2011年）
[35] Ng，K.W。；马歇尔，E.A。；贝尔，J.C。；Lam，W.L.，cGAS-STING与癌症：肿瘤免疫和发展中的二分法作用，《免疫学趋势》。，39, 44-54 (2018)
[36] 诺维科夫，A。；Cardone，M。；汤普森，R。；Shenderov，K。；Kirschman，K.D。；Mayer-Barber，K.D。；Myers，T.G。；拉宾，R.L。；Trinchieri，G。；谢尔，A。；Feng，C.G.，结核分枝杆菌触发宿主I型干扰素信号调节人类巨噬细胞中IL-1β的产生，免疫学杂志。，187 (2011)
[37] Oda，K。；木村，T。；松冈，Y。；Funahashi，A。；Muramatsu，M。；Kitano，H.，巨噬细胞的分子相互作用图，AfCS Res.Reports，2（2004）
[38] Pereira-Lopes，S。；Celhar，T。；Sans-Fons，G。；塞拉，M。；费尔赫斯特，A.-M。；卢伯拉斯，J。；Celada，A.，核酸外切酶Trex1抑制巨噬细胞促炎激活，免疫学杂志。，191, 6128-6135 (2013)
[39] Peschke，K。；Achleitner，M。；Frenzel，K。；Gerbaulet，A。；阿达·S·R。；Zeller，N。；Lienenklaus，S。；Lesche，M。；Poulet，C。；诺曼，R。；Dahl，A。；乌鸦，美国。；Günther，C。；缪勒，W。；K.-P.Knobeloch。；Prinz，M。；Roers，A。；Behrendt，R.，树突状细胞中Trex1的缺失足以触发系统性自身免疫，免疫学杂志。，197, 2157-2166 (2016)
[40] 波塞尔特，G。；施瓦兹，H。；Duschl，A。；Horejs-Hoeck，J.，细胞因子信号抑制因子2是TLR诱导人类单核细胞衍生树突状细胞活化的反馈抑制剂，J.Immunol。，187, 2875-2884 (2011)
[41] 乔·L。；Phipps-Yonas，H。；哈特曼，B。；莫兰，T.M。；Sealfon，S.C.公司。；Hayot，F.，干扰素β预处理流感病毒感染的人类树突状细胞的免疫反应模型，Biophys。J.，98，505-514（2010）
[42] Qing，J。；刘，C。；Choy，L。；Wu，R.-Y。；Pagano，J.S。；Derynck，R.，《转化生长因子β/Smad3信号传导调节β-干扰素启动子分子细胞的IRF-7功能和转录激活》。《生物学》，24，1411-1425（2004）
[43] 兰德，美国。；里纳斯，M。；Schwerk，J。；NöHren，G。；林尼斯，M。；KröGer，A。；弗洛斯多夫，M。；Kály Kullai，K.F.（Kály Kullai，K.F.）。；Rg Hauser，H。；HöFer，T。；KöSter，M.，多层随机性和旁分泌信号传播塑造了I型干扰素反应，分子系统。生物，8（2012）
[44] Roberts，G.O。；Gelman，A。；Gilks，W.R.，《随机行走大都会算法的弱收敛性和最优缩放》，Ann.Appl。概率。，7, 110-120 (1997) ·Zbl 0876.60015号
[45] 斯科贝尔，B。；埃希勒·琼森，C。；Gilles，E.D。；Müller，G.，由表面和内化EGF受体激活的MAP激酶级联动力学的计算模型，国家生物技术。，20, 370-375 (2002)
[46] Schwanhäusser，B。；Busse，D。；李，N。；Dittmar，G。；舒赫哈特，J。；Wolf，J。；Chen，W。；Selbach，M.，哺乳动物基因表达控制的全球量化，《自然》，47337-342（2011）
[47] 沙洛娃，L.V。；沙洛夫，A.A。；Nedorezov，T。；Piao，Y。；Shaik，N。；Ko，M.S.H.，通过多能干细胞和分化小鼠胚胎干细胞的DNA微阵列分析获得的19 977个基因的mRNA半衰期数据库，DNA Res，16，45-58（2009）
[48] Shinohara，H。；比哈尔，M。；井上，K。；M.广岛。；Yasuda，T。；Nagashima，T。；木村，S。；Sanjo，H。；Maeda，S。；Yumoto，N。；Ki，S。；阿基拉，S。；Sako，Y。；霍夫曼，A。；Kurosaki，T。；Okada-Hatakeyama，M.，激酶信号复合体内的正反馈作为NF-κB激活的开关机制发挥作用，《科学》。(80-.), 344 (2014)
[49] 舒梅克，J.E。；Gayen，K。；北卡罗来纳州加西亚-雷耶罗。；帕金斯，E.J。；维伦纽夫，D.L。；刘，L。；Doyle，F.J.，《胖头鱼类固醇生成：在电子分析中揭示了标称目标疗效和抗串扰鲁棒性之间的权衡，BMC系统》。生物学，1989年4月（2010年）
[50] Sriyudthsak，K。；Uno，H。；Gunawan，R。；Shiraishi，F.，《使用动态灵敏度表征代谢反应系统》，数学。生物科学。，269, 153-163 (2015) ·Zbl 1351.92019
[51] 斯特林，J。；Gilles，E.D。；Doyle，F.J.，《生物钟结构的稳健性》，Proc。国家。阿卡德。科学。美国，10113210-13215（2004）
[52] 苏，C。；Zheng，C.，单纯疱疹病毒1通过其病毒宿主关闭蛋白UL41，J.Virol.，消除cGAS/STING介导的细胞溶质DNA感应途径。，91，e02414-e02416（2017）
[53] Sun，L。；吴杰。；杜，F。；陈，X。；Chen，Z.，Cyclic GMP-AMP合成酶是一种激活I型干扰素途径的细胞溶质DNA传感器，《科学》（80-）（2013）
[54] 文森特·J。；阿杜拉，C。；高，P。；Luz，A。；Lama，L。；Asano，Y。；冈本，R。；Imaeda，T。；艾达·J。；Rothamel，K。；Gogakos，T。；斯坦伯格，J。；Reasoner，S。；麻生太郎。；Tuschl，T。；帕特尔·D·J。；Glickman，J.F。；Ascano，M.，小分子抑制cGAS可降低自身免疫小鼠原代巨噬细胞中干扰素的表达，Nat.Commun。，8, 750 (2017)
[55] 王，Q。；黄，L。；洪，Z。；吕，Z。；毛，Z。；Tang，Y。；孔，X。；李，S。；崔，Y。；刘，H。；张，L。；张，X。；江，L。；王，C。；Zhou，Q.，E3泛素连接酶RNF185促进cGAS介导的先天免疫反应，PLOS Pathog，13，文章e1006264 pp.（2017）
[56] 吴杰。；Sun，L。；陈，X。；杜，F。；Shi，H。；陈，C。；Chen，Z.J.，Cyclic GMP-AMP是细胞溶质DNA天然免疫信号传递中的内源性第二信使，《科学》，339826-830（2013）
[57] 夏，T。；科诺，H。；Ahn，J。；Barber，G.N.，结直肠癌中STING信号的去调节抑制DNA损伤反应并与肿瘤发生相关，Cell Rep，14，282-297（2016）
[58] Yang，H。；Wang，H。；Ren，J。；陈，Q。；Chen，Z.J.，cGAS对细胞衰老至关重要，Proc。国家。阿卡德。科学。美国，114，E4612-E4620（2017）
[59] 吉田，T。；Kakizuka，A。；Imamura，H.，BTeam，一种基于BRET的新型生物传感器，用于准确定量活细胞内的ATP浓度，Sci。代表，639618（2016）
[60] 张，X。；Shi，H。；吴杰。；张，X。；Sun，L。；陈，C。；Chen，Z.J.，含有混合磷酸二酯键的环GMP-AMP是STING的内源性高亲和力配体，Mol.Cell，51，226-235（2013）
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