Bcl-2蛋白抑制钙信号的建模与全局动力学分析

Abstract

钙离子 (Ca2+) 是生物体内一种 “生死攸关” 的信号分子, Bcl-2 蛋白可以直接或间接调节 IP3R通道释放Ca2+ 的能力, 借此决定细胞命运. 本文基于新近的实验成果, 针对 Bcl-2 蛋白间接调控 Ca2+ 的信号通路建立数学模型, 得到了与实验数据相符合的结果, 从理论上证明了 Bcl-2 蛋白对钙信号有抑制作用. 在对模型进行鲁棒性检验之后, 本文对该信号通路中一些关键组分的作用进行了预测. 以 [IP3] 和 [Bcl-2] 为双分岔参数分析的结果表明 Bcl-2对刺激强度能产生 Ca2+ 振荡的区域有重要影响. 以蛋白磷酸酶 1[PP1]和蛋白激酶A[PKA]为单分岔参数分析的结果揭示 PP1可以有效地抑制钙信号, 而PKA对钙信号的促进作用有一定的局限性. 模型结果表明, 不同浓度组合的IP3, Bcl-2 和PKA会对钙信号发挥复杂的调控作用. 本文不仅对相关生物学实验有一定的指导作用, 而且可为治疗因钙信号失调而导致的疾病提供思路.