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离散事件的架构、建模细胞周期

Kritika沙玛^*

*通信:

Kritika沙玛
昌迪加尔大学生物学系、旁遮普、印度
电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

计算模型和非线性动力系统理论,研究人员可以不仅描述还解释细胞周期的事件,就像万有引力理论使研究人员能够理解为什么炮弹飞在抛物线弧。最简单的形式的真核生物细胞周期作为独立的振荡器。振荡生化电路的基本概念提出了非洲爪蟾蜍胚胎细胞周期的上下文中。布尔模型、延迟微分方程模型,特别是,常微分方程(ODE)模型。我们看看如何产生振荡的两个简单类型的电路使用ODE模型(负面反馈循环和耦合的正面和负面反馈循环)。

介绍

的细胞周期在许多真核细胞是依赖于一系列的事件。一个新的细胞必须首先达到一定规模才可以使用。之前就可以开始复制DNA。细胞DNA必须完成复制之前有丝分裂。最后但并非最不重要,细胞才能完成有丝分裂并重新启动循环,它必须正确地组织一个中期纺锤体。如果一个细胞的增长,DNA复制时,就会产生或纺锤体组装,放缓,细胞周期作为一个整体放缓。尽管许多生物过程似乎近许多复杂而难以理解,振荡器和时钟类型的流程,我们可能有一个公平的机会不仅描述,但也理解。因此,大量的工作已经进入了如何简单的细胞周期函数模型生物像非洲爪蟾蜍胚胎和真菌美国非洲酒酵母。这需要所需的蛋白质和基因的发现胚胎细胞周期,以及监管流程的理解,这些蛋白质和基因的链接。取得了巨大的进步在过去三十年中实现这些目标。在每个场景中,蛋白质电路基于细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶CDK1 anaphase-promoting复杂驱动细胞周期(APC)。激活CDK1使细胞进入有丝分裂,而APC的激活,这通常是延迟CDK1相比,导致细胞退出。然而,一个完整的解释为什么CDK1 / APC系统振荡包括超过一个描述的组件和连接;它需要理解为什么任何监管电路振荡,而不仅仅是一个稳定的稳定状态。什么类型的生化电路可以摆动,有什么特殊的要求允许振荡电路组件?非线性动力学理论和计算模型可以产生这样的见解。

结论

蛋白质电路运行像一个自治振荡器推动非洲爪蟾蜍胚胎细胞周期。在这个引物,我们将看看如何蛋白质电路会引起振荡。我们研究了布尔模型、常微分方程模型,和延迟微分方程模型对简单的振荡器电路基于CDK1 / APC系统。布尔模型和时间滞后的离散特性实施为延迟微分方程模型使它很容易构造振荡。单元144,2011年3月18日a2011爱思唯尔公司,883年维护模型从进入一个稳定的稳态与ODE模型更加困难。长负面反馈循环比短的简单开始振荡,假设所有其他因素相同的情况下,和开关类、超灵敏的响应函数在负反馈循环也提高振荡。负反馈循环时加上一个积极的反馈循环,更容易发生振动,振子与双稳态触发器具有独特的属性,可能使它们特别适合生物系统。为什么一个颂歌模型摆动而另一个不就是线性稳定性分析的主题。因此,我们提供了各种稳定性分析的例子简单的振荡器电路。one-ODE系统的线性稳定性分析是简单的。然而,在处理两个或两个以上的常微分方程时,必须利用矩阵代数技术计算系统在稳定状态的特征值(s)。这需要一些工作,但它是值得的,因为它可以让我们理解为什么一个电路振荡或不摆动。的细胞周期在许多真核细胞由CDK1 / APC电路控制行为更像是一系列决策或偶然事件而不是一个自治的振荡器。尽管如此,简单的非洲爪蟾蜍振荡器模型,如的回顾,提供信息艾滋病在更复杂的细胞循环回路的理解。正反馈循环可以用来产生一系列可靠的开关,就像他们可以添加弹性振荡器电路。细胞周期的时钟样式之间的联系(如非洲爪蟾蜍胚胎周期)和domino-like细胞周期(如体细胞周期)可能是由于这样的事实,他们都是双稳态开关组成。