电离辐射作用下抑癌基因PMP网络调控机制的研究

摘要

具有高能量的电离辐射会导致生物体细胞的DNA双链断裂，这是造成细胞癌变的重要原因之一。细胞对电离辐射导致的DNA 损伤有着严格的修复机制，细胞内以P53为核心的PMP(P53-MDM2-P14/19ARF)网络被DNA 损伤信号激活，并调控DNA 损伤的修复，对不能修复的损伤细胞将诱导其凋亡。DNA损伤信号对PMP网络的激活机制、PMP网络的调控机制等问题引起了生物电磁和生物物理工作者的极大兴趣，成为目前生物电磁学研究的热点之一。
　　 在上述意义鼓舞下，本工作从单细胞、多细胞以及随机因素三个层次研究了电离辐射作用下抑癌基因PMP 网络的调控机制。主要内容分为三部分：第一部分以单细胞电离辐射实验研究为基础，建立了电离辐射作用下的单细胞PMP 网络动力学模型，分析了电离辐射信号激活抑癌基因PMP 网络的作用机制；第二部分建立了电离辐射作用下的多细胞体系的PMP 网络动力学模型，研究了群体水平上的PMP 网络调控机制；第三部分考虑PMP 网络的环境的随机因素，引入高斯白噪声建立了PMP 网络的随机动力学模型，着重研究了随机因素对PMP 网络调控机制的影响。本文得到了一些有益的结论，并与实验结果吻合：
　　 1.在单细胞PMP 网络中，抑癌基因P53和MDM2 之间是负反馈关系，而P14/19ARF对于维持P53的高水平有利，可以维持负反馈网络的稳定性，促进对DNA 损伤的修复和细胞凋亡。
　　 2.在多细胞的PMP 网络中，研究结果表明PMP 网络蛋白振荡的衰减特征，群体细胞中P14/19ARF具有稳定PMP网络的调控作用。
　　 3.首次建立了随机的PMP网络动力学模型，分析了随机信号与P14/19ARF因素在PMP网络中得协同作用。结果表明高强度噪声促使MDM2和P14/19ARF浓度迅速下降，而P53下降较平缓，低强度的噪声对于P53的浓度水平影响很小，这说明抑癌基因PMP网络具有很强的抗噪声干扰能力，这与PMP网络在DNA 修复和细胞周期调控中的重要作用有密切关系。