19069.催化式srna介導的基因沉默機制和非平衡態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)流研究

1、密級：中閹斜孥jiI憲硒窺生隱博士學位論文催化式墨趔△企昱趁基因遠邀狃劍塑韭堊煎態(tài)丕統(tǒng)穩(wěn)查逋砑究作者姓名：盆宦羞指導教師：史堡撻副巫究雖，塑佳諶硒究雖蟲國型堂瞳堡途物堡班究壓學位類別：理堂蝗學科專業(yè)：堡詮物理培養(yǎng)單位：主國型堂瞳堡途物理巫窒壓2012年5月摘要sRNA介導的基因沉默機制是近年來基因調控領域的一個熱門課題。傳統(tǒng)的反義sRNA一般通過與mRNA配對結合并共同降解來實現(xiàn)目標基因的沉默。在共降解模型下，sRNA介導的基因沉默具有

2、閾值一線性響應特性和閾值附近的噪聲增大特性。最近實驗發(fā)現(xiàn)，在sRNA調控的多靶標系統(tǒng)中，sRNA降解某些靶標mRNA后自身表達量基本不變，可以繼續(xù)降解其它靶標mRNA。本文在共降解模型的基礎上引入sRNA回收率的概念，建立催化式sRNA介導的基因沉默模型，并從確定性動力學和隨機過程兩個方面分別研究它的響應特性和噪聲特性。本文研究發(fā)現(xiàn)，催化式sRNA可以保持共降解式sRNA的閡值一線性響應特性和閾值噪聲增大特性，還可以通過改變自身的回收率

3、來調節(jié)目標基因的表達閾值，從而介導多個靶基因的層次性表達。本文還發(fā)現(xiàn)相對于共降解式sRNA，催化式sRNA可以更快更穩(wěn)定地實現(xiàn)其抑制功能。全催化式sRNA還可以扮演類似轉錄因子在轉錄抑制目標基因中的角色。通過研究催化式sRNA調控的雙靶標mRNA模塊，本文發(fā)現(xiàn)在共降解靶標和催化式sRNA快速配對條件下，該模塊可以作為催化式靶標穩(wěn)定而靈敏的精細開關。為了深入探討生物調控網(wǎng)絡在隨機噪聲中的魯棒性和全局穩(wěn)定性，本文又研究了非平衡態(tài)系統(tǒng)的隨機動

4、力學問題?；诜瞧胶庀到y(tǒng)的穩(wěn)態(tài)概率分布，本文在非平衡有效勢景觀的理論框架下發(fā)展了穩(wěn)態(tài)概率密度流理論。通過研究單穩(wěn)網(wǎng)絡模塊和生物振蕩模塊中化學動力學的反應流與系統(tǒng)狀態(tài)空間上穩(wěn)態(tài)概率密度流的關系，本文從宏觀和微觀兩個方面揭示了非平衡穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的能量泵入和非平衡化學勢差是打破細致平衡條件產生穩(wěn)態(tài)流的原因。本文還著重研究了生物振蕩模塊在改變能量泵入和化學勢差時的動力學行為，并定量地討論了穩(wěn)態(tài)流在維持生物振蕩系統(tǒng)對抗噪聲干擾及增加系統(tǒng)魯棒性等方面的