RNA沉默途徑的動力學研究.pdf

1、作為最新發(fā)現的廣泛存在于真核生物中的基因表達調節(jié)機制，RNA沉默途徑有許多不同的模式，調節(jié)細胞內多種生理和發(fā)育過程，從維持基因組穩(wěn)定、發(fā)育時序調節(jié)到病毒防御等。同時，RNA沉默技術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RNA沉默途徑的動力學機制的研究，有助于深入理解途徑中各相關參數和進程對沉默效應的強度和持續(xù)時間的影響，有助于實驗的設計和監(jiān)控。 為了解釋RNA沉默相關實

2、驗現象，人們提出了一些RNA沉默途徑的數學模型。雖然這些數學模型能解釋部分實驗現象，但是也存在其局限性。如沉默途徑中的某些進程的假設與后來的實驗發(fā)現不相符。因此，在現有的實驗結論和理論研究的基礎上，本文深入研究了單細胞水平上核心RNA沉默途徑和植物中的轉錄后基因沉默途徑的動力學行為。 本文首先提出了RNA介導mRNA降解和翻譯抑制的RNA核心沉默途徑的簡化數學模型，發(fā)現sRNA的穩(wěn)定性決定基因沉默的持續(xù)時間而sRNA與同源mRN

3、A的結合速率決定基因沉默的程度，介導翻譯抑制的sRNA的水平需與mRNA水平處在同一數量級。 其次，本文提出了植物中的轉錄后基因沉默途徑的基本數學模型，對其進行動力學分析發(fā)現此模型不能解釋轉基因誘導的基因沉默現象。因此本文在基本模型的基礎上做兩種擴展，異常RNA片段的引物放大和S函數形式放大。擴展后的數學模型能解釋沉默現象的劑量依賴，轉基因誘導的自發(fā)基因沉默和避免自我毀滅的沉默響應等沉默現象。在延展的沉默途徑中，當轉基因片段數處