發(fā)布時(shí)間：2017-05-27 15:01

  本文關(guān)鍵詞：兩基因模擬提出一種可能的分化機(jī)制—增強(qiáng)細(xì)胞間相互作用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多細(xì)胞組織的發(fā)育過程涉及到大量二位命運(yùn)決定過程,該命運(yùn)決定過程是由一個(gè)兩基因構(gòu)成的基因開關(guān)調(diào)控的。研究者經(jīng)常利用著名的Waddington landscape隱喻來對(duì)其進(jìn)行研究,從而加深我們對(duì)分化的理解。但是,先前的研究大都忽視了細(xì)胞與細(xì)胞之間的相互作用對(duì)該調(diào)控模塊的影響。前人的研究已經(jīng)顯示細(xì)胞與細(xì)胞之間的相互作用,尤其是旁系抑制作用,在發(fā)育過程中起著非常重要的作用。我們通過在一般的one-stage模型中引進(jìn)這種相互作用,并且利用隨機(jī)的模型為這個(gè)兩基因調(diào)控模塊得到了存在多個(gè)吸引子的landscape。在所獲得的吸引子中,有些可以被看作是干細(xì)胞,包括純干細(xì)胞和具有特定發(fā)育傾向的干細(xì)胞(lineage priming state)。我們之所以這樣認(rèn)為是因?yàn)楫?dāng)細(xì)胞處在這些吸引子狀態(tài)時(shí),兩個(gè)基因的表達(dá)狀態(tài)相似且非常的低,而這與實(shí)際的干細(xì)胞中的表達(dá)狀態(tài)是符合的。其他的吸引子可以被當(dāng)作終端分化狀態(tài)的吸引子,因?yàn)樗鼈兊谋磉_(dá)狀態(tài)都是只有一個(gè)基因高表達(dá),而另外一個(gè)基因表達(dá)量幾乎為零。當(dāng)我們加強(qiáng)這種相互作用時(shí),landscape上對(duì)應(yīng)于純干細(xì)胞的吸引子的深度變得越來越淺直至消失；對(duì)應(yīng)lineage priming state的吸引子先是加深后變淺；而對(duì)應(yīng)于終端分化狀態(tài)的吸引子的深度在整個(gè)加強(qiáng)相互作用的過程中變得越來越深。由此,我們推斷強(qiáng)化細(xì)胞之間相互作用是一種可能發(fā)育機(jī)制。這一推斷也是與我們關(guān)于分化和逆分化對(duì)應(yīng)的平均首次轉(zhuǎn)移時(shí)間的模擬結(jié)果相符的。我們對(duì)分化和逆分化的路徑模擬論述了發(fā)育系統(tǒng)的不可逆性。另外,我們的結(jié)果顯示在細(xì)胞間相互作用較弱的時(shí)候,轉(zhuǎn)分化需要先回到干細(xì)胞再重新分化到目標(biāo)細(xì)胞型；而在細(xì)胞之間相互作用較強(qiáng)的時(shí)候,轉(zhuǎn)分化也可以直接沿著坐標(biāo)軸進(jìn)行,不再需要先回到干細(xì)胞。我們進(jìn)一步將我們的模型拓展到多細(xì)胞系統(tǒng)和非對(duì)稱的交互作用情況。通過指數(shù)增加系統(tǒng)中的細(xì)胞數(shù),我們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞增殖只對(duì)分化的第一步有貢獻(xiàn),并且對(duì)于這種貢獻(xiàn)存在一個(gè)最優(yōu)的系統(tǒng)尺寸。此外,通過給不同的細(xì)胞設(shè)置不同的相互作用參數(shù)來模擬干細(xì)胞和分化細(xì)胞的混合系統(tǒng),我們發(fā)現(xiàn)混合系統(tǒng)中的干細(xì)胞會(huì)更容易分化,而分化的細(xì)胞很容易進(jìn)入死亡吸引域。我們的研究工作不僅為細(xì)胞分化的機(jī)制提供了新的思路,還為實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域提供了可能的優(yōu)化重編程策略。
【關(guān)鍵詞】：分化 細(xì)胞間相互作用 landscape 干細(xì)胞 lineage priming狀態(tài)
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R329.2
【目錄】：

• 論文摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 第一章 引言11-14
• 第一節(jié) 發(fā)育過程介紹11
• 第二節(jié) 干細(xì)胞11-14
• 第二章 關(guān)于細(xì)胞的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)研究14-29
• 第一節(jié) 基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)14-15
• 第二節(jié) 基于調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)模型15-19
• 第三節(jié) 發(fā)育LANDSCAPE19-22
• 第四節(jié) 兩基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)22-26
• 第五節(jié) 現(xiàn)存模型的不足26-27
• 第六節(jié) 本文研究目的和結(jié)構(gòu)27-29
• 第三章 模型29-36
• 第一節(jié) 系統(tǒng)29-30
• 第二節(jié) 生化反應(yīng)30-33
• 第三節(jié) 參數(shù)設(shè)置33-34
• 第四節(jié) 系統(tǒng)的主方程34-35
• 第五節(jié) 構(gòu)造LANDSCAPE35-36
• 第四章 結(jié)果36-45
• 第一節(jié) 兩細(xì)胞系統(tǒng)的多吸引子LANDSCAPE36-37
• 第二節(jié) 增強(qiáng)細(xì)胞之間的相互作用是一種可能的發(fā)育機(jī)制37-40
• 第三節(jié) 吸引子之間的轉(zhuǎn)移時(shí)間和轉(zhuǎn)移路徑40-42
• 第四節(jié) 細(xì)胞增殖的影響42-43
• 第五節(jié) 干細(xì)胞和分化的細(xì)胞的混合系統(tǒng)43-45
• 第五章 討論45-50
• 第一節(jié) 結(jié)果討論45-48
• 第二節(jié) 模型討論48
• 第三節(jié) 不足48-49
• 第四節(jié) 展望49-50
• 附錄50-52
• 附錄A 化學(xué)主方程50-51
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的與學(xué)位論文相關(guān)的學(xué)術(shù)論文51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 后記56

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