Mdm4在P53-Mdm2振荡修复调控系统中的作用

摘要

在单细胞中P53和Mdm2的振荡是高度可变的，即振荡的波峰浮动很大，而振荡频率变化很小。这种可变性通常认为是各种外界因素作用的结果。如用外加噪声或随机因素来解释这种动力学上的可变性。事实上，这种观点存在着一定的局限性。P53和Mdm2是更广泛的基因表达调控网络的两个重要结点，其他的基因和蛋白对P53和Mdm2的振荡会产生影响。
　　 考虑其他网络结点的作用，研究系统内禀的非线性，有可能找到系统振荡可变性的机制。
　　 Mdm4蛋白在P53-Mdm2 网络调控中起关键作用。Mdm4 通过抑制P53 乙酰化来抑制P53活性；活化的P53 能够使Mdm4 通过caspase-3分开，从而促使Mdm4的降解；Mdm4与Mdm2在它们各自的C-末端区域形成异源二聚物，可以抑制Mdm2介导的P53的降解。本文将Mdm4蛋白以常量和变量两种形式引入，对P53-Mdm2 进行研究，构造出关于P53-Mdm2-Mdm4 反馈环的新的动力学模型，详细研究了Mdm4在P53-Mdm2 振荡修复调控系统中的作用。已得到Mdm4 浓度的变化对P53和Mdm2 振荡的影响。同时还发现，通过模拟这个新模型，系统展现出新颖的动力学特征：系统出现了混沌特性，这是以往相关的研究中没有发现的。随着Mdm4与P53和Mdm2 耦合强度的增加，使得P53的浓度变化经历了倍周期分叉通向混沌。在此，我们还利用数值计算的方法计算出费根保姆常数，作出了分叉图，以及混沌吸引子。另外，通过功率谱分析也观察到了倍周期分叉通向混沌。这种Mdm4的引入后出现的混沌恰好能说明P53-Mdm2 振荡可变性的实验结果。得到这一结果并不需要引入噪声或信号等外加的因素。
　　 通过理论研究我们得出结论：P53-Mdm2 振荡的可变性可能是由于非线性动力学系统的内禀性所致。