酵母细胞中钙与活性氧的年龄依赖性反馈控制模型
分子网络
2022-02-03 v1
摘要
钙与活性氧（ROS）相互作用，并在细胞信号网络中发挥重要作用。基于已有的数学模型，我们建立了一个年龄依赖的反馈控制模型来模拟这种相互作用。该模型由三个子系统组成：胞质钙动力学、线粒体中呼吸链的 ROS 生成，以及线粒体能量代谢。在模型中，我们假设 ROS 诱导钙从酵母内质网、高尔基体和液泡中释放，并且 ROS 通过氧化作用损伤钙调蛋白和钙调磷酸酶。模型纳入了 Vcx1p 对 ATP 依赖的钙摄取。该模型可近似重现对数期钙动力学。模拟的胞质钙与线粒体 ROS 之间的相互作用表明，钙的增加最初导致 ROS 减少（在对数期），但当细胞变老时，这种增减关系转变为增-增关系。这可能与实验观察一致，即在正常条件下钙减少来自呼吸链复合物 I 和 III 的 ROS，但在复合物形成受抑制时增强 ROS。该模型预测钙调节因子 Pmc1p、Pmr1p 和 Vex1p 的子系统是稳定、可控和可观测的。该动力系统的这些结构特性可从数学上证实细胞已进化出精细的反馈控制机制以维持其钙稳态。
引用
@article{arxiv.2202.00861,
title = {An Age-dependent Feedback Control Model for Calcium and Reactive Oxygen Species in Yeast Cells},
author = {Weijiu Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.00861},
year = {2022}
}