信号转导通路的数学建模及动力学分析

以动物细胞的胞外信号调节激酶（ERK）信号转导通路为研究对象，对该通路进行数学建模并分析其时空动力学行为。首先基于反应动力学原理以及该通路的实验数据，建立起包含了细胞膜以及细胞质区域生化反应的数学模型，研究细胞质中活性激酶信号的确定性动力学行为；然后考虑进激酶与磷酸酯酶的空间分离以及细胞质内各种激酶蛋白的空间慢扩散这两个关键的空间效应，建立起反应扩散模型，研究活性激酶信号的时空动力学特点。本项目的研究意义在于:在生物问题驱动下开展应用数学的研究，建立起ERK信号通路的数学模型，利用非线性动力学分析和数值模拟揭示信号转导的时空动力学性质，从而有助于加深对细胞信号转导及其调控过程的系统理解，为基于信号转导通路的肿瘤治疗提供理论依据，并希望为实验提供定量预测。