细胞分子网络混合尺度动力学理论及其在系统生物学上的应用

为解决孤立的、小尺度及单尺度理论研究细胞复杂生命行为的不足。本项目旨在开发适用于跨越单分子、网络、亚细胞到细胞水平的细胞分子网络时-空混合尺度动力学模拟理论和算法。重点开展细胞内外信号传递、反馈和耦合机制的研究，从而揭示时-空多尺度效应对细胞个体和细胞群体行为的复杂调控作用和机理；通过该理论应用于典型的细胞间通讯多尺度生化过程，即Notch-delta 信号网络，并结合实验验证，阐明细胞体系中细胞膜、膜蛋白等在大时间尺度上的自组装和相互识别动力学机制，及其在细胞间信号传递中的桥梁作用。揭示细胞内、外生化网络和细胞宏观行为如模式形成等基本生理过程的交互耦合机理。本项目的成功开展将为解决复杂生命体系的混合多尺度模拟提供新方法，对系统生物学的理论和方法的发展具有促进作用。

为解决孤立的、小尺度及单尺度理论研究细胞复杂生命行为的不足。我们开发适用于跨越单分子、网络、亚细胞到细胞水平的细胞分子网络时-空混合尺度动力学模拟理论和算法。重点开展细胞内外信号传递、反馈和耦合机制的研究，从而揭示时-空多尺度效应对细胞个体和细胞群体行为的复杂调控作用和机理；通过该理论应用于典型的细胞间通讯多尺度生化过程，即Notch-delta 信号网络，并结合实验验证，阐明细胞体系中细胞膜、膜蛋白等在大时间尺度上的自组装和相互识别动力学机制，及其在细胞间信号传递中的桥梁作用。揭示细胞内、外生化网络和细胞宏观行为如模式形成等基本生理过程的交互耦合机理。在此基础上我们形成了系统药理学理论，并将其用于中药的探索研究，从而为从系统水平研究和分析中药和机体的相互作用，以及新药开发、靶点发现、新的治疗策略等提供新的研究方法. 应用该技术，我们在揭示了君臣佐使和气血的传统中医理论系统水平，并阐明了复方丹参方治疗心血管疾病的作用机制。本项目的成功开展将为解决复杂生命体系的混合多尺度模拟提供新方法，对系统生物学的理论和方法的发展具有促进作用。