胰岛素通过CREB调节肝脏糖异生的模型化研究

本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究胰岛素通过环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)调节肝糖异生的物理机制.理论模型考虑胰岛素通过CREB调节过氧化物酶体增活化受体γ辅助活化因子(PGC)联级信号,进而调控肝脏糖异生,影响糖代谢信号通路特性.研究发现,在异常胰岛素(Ginsulin)作用下CREB表达提升,进一步刺激了磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(Pck1)表达.通过Pck1的调控,柠檬酸盐酯(citrate)、α-酮戊二酸(α-keto glutarate)、苹果酸酯(Malate)、草酰乙酸盐(Oxaloacetate)出现了不同的代谢水平.高表达的CREB会上调Pck1的表达水平,通过CREB、Pck1的调节作用,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate)转化为白藜芦醇(Pyruvate)的水平提升,进而促使citrate、α-keto glutarate、Malate、Oxaloacetate大幅度升高,最终影响细胞葡萄糖代谢.在糖异生基因的调控作用下,较高浓度的葡萄糖(Glocose),使得phosphoenolpyr...     

H2AT120 蛋白磷酸化致癌的动力学特性

基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究H2AT120组蛋白磷酸化促进癌症发生发展的动力学特性.研究发现,在H2AubK119-H2AT120D-H2AT120P信号通路中,VRK激酶(vaccinia-related kinase 1)在很大程度上调控H2AT120磷酸化的动力学. VRK过高或者过低表达,都会促使H2AT120磷酸化出现异常,导致基因的不恰当表达,致使细胞癌变发生.通过考察体系演化过程中的动力学稳定性,我们发现,H2AubK119、H2AT120D、H2AT120P随时间演化动力学出现Hopf分岔,表明了体系随时间演化动力学的转变特性,由此也表明了,H2AT120蛋白磷酸化促进癌症发生发展的复杂性.基于本文模型,我们解释了VRK、H2AubK119、H2AT120D对致癌的调控特性,进一步理解了H2AubK119-H2AT120D-H2AT120P信号回路的致癌作用机理.理论结果符合实验,揭示了H2AT120磷酸化导致表观遗传变异的一种致癌机理,可为设计阻止由H2AT120发生变异诱发的癌症提供理论依据.     

A theoretical investigation on the pH-induced switching of mixed polyelectrolyte brushes

A theoretical investigation on the pH-induced switching of mixed polyelectrolyte brushes was performed by using a molecular theory. The results indicate that the switching properties of mixed polyelectrolyte brushes are dependent on the pH values. At low pH, negatively charged chains adopt a compact conformation on the bottom of the brush while positively charged chains are highly stretched away from the surface. At high pH values, the inverse transformation takes place. The role of pH determining the polymer chains conformation and charge behavior of mixed polyelectrolyte brushes was analyzed. It is found that there exists a mechanism for reducing strong electrostatic repulsions： stretching of the chains. The H＋ and OH- units play a more important role as counterions of the charged polymers do. The collapse of the polyelectrolyte chains for different pH values could be attributed to the screening of the electrostatic interactions and the counterion-mediated attractive interaction along the chains.     

水合作用与pH调控聚电解质刷的构象转变

我们基于Flory-Huggins理论,建立理论模型研究水合作用与pH调控聚电解质刷的构象转变.理论模型考虑聚电解质链与水分子间的作用(聚电解质链的水合作用)、体系中的静电作用.研究发现,随着水合作用的改变,聚电解质刷出现由溶胀到塌缩的构象转变.由此表明了水合作用可在很大程度调节聚电解质刷的相变.通过分析pH的调控效应我们还发现,在碱性环境中(pH=8),聚电解质链单体的解离度增大,静电排斥会使得聚电解质刷溶胀.由此表明,聚电解质刷内水合作用与静电效应的耦合,将会共同决定聚电解质刷的构象转变特性.理论结果深刻揭示了水合作用的改变,会使得聚电解质刷体系发生相变,pH可在很大程度上改变其相变特性.     

Anderson-Hubbard系统的表面传导电子能和自旋波

本文计算了Anderson-Hubbard系统的表面传导电子能和自旋波,发现系统表面传导电子能明显不同于系统内部传导电子能,这正好可以说明Anderson-Hubbard系统的表面特性是有异常的.对于自旋波谱的研究发现,自旋波谱不仅与自旋向上和向下的电子数有关,而且还与化学势有关.     

在外磁场中一维XXZ自旋链模型的自旋波与比热

本文应用Jordan-W igner变换和格林函数方法讨论了在外磁场中一维XXZ海森堡自旋链模型的自旋波、子晶格磁矩、内能及比热.结果显示自旋波与波矢k成余弦关系,与外磁场成线性关系;子晶格磁矩、内能、比热与温度、外磁场成比较复杂的指数关系.当温度T趋近于0.11K和0.08K时比热随温度的增加有明显的跃变.     

Z型自旋梯子模型中的自旋波

应用Jordan-Wigner变换和格林函数方法讨论了带有组错的Z型自旋梯子模型中的自旋波、子晶格磁矩、内能及热容.对进一步研究Z型自旋梯子模型的磁性及热力学性质有一定的意义.     

盐离子对蛋白质带电特性的影响

本文应用分子理论,研究盐离子对蛋白质带电特性的影响,理论模型考虑蛋白质与阴离子的结合作用。研究发现,由于蛋白质与阴离子的结合,距离蛋白质表面附近处的阴离子被吸附在了蛋白质表面,在距离蛋白质表面附近区域,阴离子分布较少。通过计算体系中的静电势,我们发现,在距离蛋白质表面附近,静电势呈现了较大的负值,带正电荷的阳离子感受到静电吸引,会出现在距离蛋白质表面附近的区域,这会使得在距离蛋白质表面附近的区域,阳离子数目增多。这样,在不同阴离子浓度、以及阴离子与蛋白质不同结合能条件下,阴离子会在不同程度上影响蛋白质的带电特性、影响体系中的静电特性。通过考察不同结合能条件下,蛋白质表面电荷面密度随阴离子浓度的变化关系还发现,较大的结合能会使得阴离子与蛋白质结合增快,蛋白质表面会呈现从正电荷态向负电荷态的转变。理论结果符合实验观测,由此表明,盐离子与蛋白质的结合导致蛋白质表面带电特性的改变,是盐离子影响蛋白质带电特性的本质。     

VPRBP 蛋白与Abl 激酶诱发、抑制前列腺癌的 一种物理机制

在本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究VPRBP蛋白与Abl激酶诱发、抑制前列腺癌的一种物理机制.研究发现,DNA损伤使得ATM(共济失调毛细血管扩张症突变)很快激活,并激活上调p53蛋白表达,DNA损伤的后续破坏会在很大程度上通过p53表达上调而被抑制. VPRBP通过上调MDM2蛋白的激活水平,使得p53表达水平异常,进而无法正常抑制前列腺癌的发生发展.通过考察Abl在前列腺癌进程中的作用发现,Abl使得AKT的表达水平下调,由于Abl对AKT的抑制作用,致使在AKT信号通路中MDM2表达水平受到抑制,进而稳定p53表达.由此表明了,过少的Abl对AKT的抑制程度减弱,不仅使得细胞代谢出现紊乱,而且还会促使p53正常的周期表达水平异常,对DNA损伤诱发的肿瘤抑制性减弱,进而促进前列腺癌的发生发展.基于本文模型,可以预测VPRBP与Abl作为诱发、抑制前列腺癌的调节剂对现有和潜在的抗癌治疗较为敏感. VPRBP与Abl在诱发、抑制前列腺癌过程中的时滞效应,导致信号通路中p53与PTEN蓄积量增多、AKT蓄积量减少,以及Plk1周期振荡相位转移...     

糖原合酶激酶3(GSK3)介导的胰岛素对糖原 合酶2(GYS2)的抑制调节

本文基于Hill 动力学与 Michaelis-Menten 方程,建立理论模型研究肝癌(HCC)进展过程的微环境中,糖原合酶激酶3(GSK3)介导的胰岛素对糖原代谢的抑制调节,以及 P53 蛋白恢复调节糖原代谢异常的作用。分析了胰岛素激活 AKT 激酶影响 GYS2 磷酸化/去磷酸化转变的昼夜节律性,以及 P53 通过抑制 AKT,对 GYS2 磷酸化/去磷酸化转变的昼夜节律性异常的调节恢复特性。研究发现,胰岛素激活并提升 AKT 的表达水平,经过 AKT 的催化作用,GSK3 的表达被抑制减弱,进而增强了 GYS2 的磷酸化和失活。在胰岛素浓度较低的情况下,GYS2 去磷酸化激活的昼夜节律性会被改变,进而改变了 GYS2 昼夜节律的合成规律。在较高胰岛素浓度条件下,去磷酸化的 GYS2(dGYS2) 随时间演变的周期振荡性会被极大地改变,GYS2 昼夜节律的合成规律被破坏。改变 P53 的表达水平,我们发现,P53 对较低和较高胰岛素浓度条件下 dGYS2 异常的昼夜节律演化性,有明显的调节恢复作用。通过 P53 的调节,dGYS 随时间演化异常紊乱的昼夜节律性被还原,GYS2 恢复昼夜节律的合成。理论结果符合实验,并进一步分析了 GSK3 介导的胰岛素调节 GYS2 磷酸化/去磷酸化转变的昼夜节律性的调节机理,以及 P53 对GYS2 磷酸化/去磷酸化转变异常的调节恢复特性,进而揭示了 HCC 发生发展的一种致癌、抑癌机理,可为设计阻断致癌转变的通路治疗方案提供理论依据。