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基于布尔网络模型的基因调控网络稳定性研究

作　者: 孟艳
导　师: 贾正
学　校: 华中师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 基因调控网络布尔网络模型鲁棒性检查点系统生物学
分类号: Q75
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

基因调控系统的网络结构和功能性质以及它们之间的联系是系统生物学的一个重要的研究领域。由蛋白质、DNA、RNA等分子构成的基因调控网络调控着生物系统的各种生命活动。布尔网络模型可以研究基因调控网络的整体性质和稳定性,尤其是对真核生物细胞循环过程的稳定性进行了有效地研究。并且能够对这种调控网络进行重构,通过重构后的网络结构所体现出来的性质进一步探讨基因调控网络的重要功能特性变得非常有意义。本文考虑哺乳动物细胞循环的G1/S期转化的检查点所构成的癌症网络,基于布尔网络理论,对这种调控网络的整体性质进行分析研究,主要研究成果如下：(1)将所构建的布尔网络模型进行计算机模拟,对哺乳动物细胞循环G1/S期转化的调控系统的稳定性进行了分析,发现所构建的调控网络结构具有高度的稳定性特点。模拟得到五个定态吸引子,其中一个吸引子的吸引力最大,有71.9%的初始态流入这个吸引子。在态空间上也存在着一个收敛的态的生物轨迹。(2)将哺乳动物细胞循环G1/S期转化的调控网络结构与随机的网络结构进行比较,发现所研究的调控网络结构是鲁棒性设计的网络结构,比随机网络具有更强的抵抗外界干扰的能力。(3)利用得到的态的功能序列对此调控网络结构进行了重构。发现重构后的最小主干网络同样满足态的时间序列功能,但是稳定性却遭到了破坏。而剩余网络结构则担当了保持系统稳定性特征的重要功能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第一章引言  9-27
  §1.1 基因调控网络介绍  9-13
    1.1.1 基因调控网络的框架  9-12
    1.1.2 生物网络的鲁棒性介绍  12-13
  §1.2 研究基因调控网络的模型  13-24
    1.2.1 贝叶斯网络模型  13-15
    1.2.2 布尔网络模型  15-18
    1.2.3 广义逻辑网络模型  18-21
    1.2.4 非线性常微分方程模型  21-24
  §1.3 基因调控网络的研究现状与意义  24-25
  §1.4 本文的工作  25-27
第二章布尔网络模型的理论基础  27-37
  §2.1 模拟调控网络的离散网络模型  27-28
  §2.2 布尔规则的制定  28-29
  §2.3 基因调控网络鲁棒性的理论基础  29-32
  §2.4 基于过程的网络分解的理论基础  32-37
第三章用布尔网络模型研究哺乳动物G1/S期调控网络的鲁棒性  37-47
  §3.1 哺乳动物G1/S期调控网络结构  37-41
  §3.2 哺乳动物G1/S期调控网络的稳定性研究  41-45
    3.2.1 布尔网络模型模拟网络结构的功能  41-42
    3.2.2 态空间的稳定性特征  42-43
    3.2.3 与随机网络的比较  43-45
  §3.3 小结  45-47
第四章基于过程的方法对哺乳动物G1/S期的网络分解  47-54
  §4.1 哺乳动物G1/S期的网络重构  47-51
  §4.2 哺乳动物G1/S期的网络分解  51-52
  §4.3 小结  52-54
总结与展望  54-56
参考文献  56-62
致谢  62

基于布尔网络模型的基因调控网络稳定性研究

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