RNA沉默途徑的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、作為最新發(fā)現(xiàn)的廣泛存在于真核生物中的基因表達(dá)調(diào)節(jié)機(jī)制，RNA沉默途徑有許多不同的模式，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)多種生理和發(fā)育過程，從維持基因組穩(wěn)定、發(fā)育時(shí)序調(diào)節(jié)到病毒防御等。同時(shí)，RNA沉默技術(shù)作為研究基因功能的一種十分有效的工具，在基因組功能研究、基因治療和藥物開發(fā)等方面有著巨大的潛力。對(duì)RNA沉默途徑的動(dòng)力學(xué)機(jī)制的研究，有助于深入理解途徑中各相關(guān)參數(shù)和進(jìn)程對(duì)沉默效應(yīng)的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的影響，有助于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和監(jiān)控。 為了解釋RNA沉默相關(guān)實(shí)

2、驗(yàn)現(xiàn)象，人們提出了一些RNA沉默途徑的數(shù)學(xué)模型。雖然這些數(shù)學(xué)模型能解釋部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是也存在其局限性。如沉默途徑中的某些進(jìn)程的假設(shè)與后來的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不相符。因此，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)論和理論研究的基礎(chǔ)上，本文深入研究了單細(xì)胞水平上核心RNA沉默途徑和植物中的轉(zhuǎn)錄后基因沉默途徑的動(dòng)力學(xué)行為。 本文首先提出了RNA介導(dǎo)mRNA降解和翻譯抑制的RNA核心沉默途徑的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)sRNA的穩(wěn)定性決定基因沉默的持續(xù)時(shí)間而sRNA與同源mRN

3、A的結(jié)合速率決定基因沉默的程度，介導(dǎo)翻譯抑制的sRNA的水平需與mRNA水平處在同一數(shù)量級(jí)。 其次，本文提出了植物中的轉(zhuǎn)錄后基因沉默途徑的基本數(shù)學(xué)模型，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)此模型不能解釋轉(zhuǎn)基因誘導(dǎo)的基因沉默現(xiàn)象。因此本文在基本模型的基礎(chǔ)上做兩種擴(kuò)展，異常RNA片段的引物放大和S函數(shù)形式放大。擴(kuò)展后的數(shù)學(xué)模型能解釋沉默現(xiàn)象的劑量依賴，轉(zhuǎn)基因誘導(dǎo)的自發(fā)基因沉默和避免自我毀滅的沉默響應(yīng)等沉默現(xiàn)象。在延展的沉默途徑中，當(dāng)轉(zhuǎn)基因片段數(shù)處