摘要

谱系转换是控制和维持发育中细胞对特定细胞命运的承诺的基因调控基序。谱系转换的典型例子是一对转录因子PU.1和GATA-1,前者与造血系统内的髓系血统相关,后者与红系血统有关。在分子水平上,PU.1和GATA-1通过直接的蛋白-蛋白质相互作用进行自我调节和相互拮抗。在这里,我们使用数学建模来确定一种新型的动态行为,这种动态行为可以由这样的监管体系支持。根据PU.1–GATA-1相互作用的具体情况,我们利用质量作用定律,建立了关键分子浓度的微分方程组。经过一系列系统近似,该系统被简化为一个更简单的系统,该系统易于采用相平面法和线性化方法。简化系统在形式上类似于并推广了数学生态学中一个著名的竞争物种模型。然而,除了一对竞争物种所表现出的定性状态(排他性、双稳态排他性和稳定态共存)之外,它还允许振荡极限循环共存。该模型的一个关键结果是,在细胞命运选择的背景下,这种振荡可以被分化的细胞利用,以交替产生相反的结果;采用分叉理论方法来描述这种可能性。

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