孫廷哲，崔 雋

(1.安慶師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，安徽安慶246011;2.基因工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣東廣州510275)

電離輻射以及某些化學(xué)誘變劑所誘導(dǎo)的DNA雙鏈斷裂損傷 (DNA double strand break，DSB)是一種非常嚴(yán)重的 DNA損傷［1］。如果細(xì)胞不能對(duì)DNA雙鏈斷裂進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男迯?fù)，通常會(huì)導(dǎo)致基因組突變或者細(xì)胞死亡。細(xì)胞中持續(xù)的DNA雙鏈斷裂損傷也會(huì)大大增加癌變的風(fēng)險(xiǎn)。所以，DNA雙鏈斷裂修復(fù)對(duì)維持基因組的穩(wěn)定性起到了至關(guān)重要的作用［2］。

除了外源性因素所誘導(dǎo)的DNA雙鏈斷裂之外，內(nèi)源性的因素也會(huì)導(dǎo)致DNA雙鏈斷裂損傷。約1%的單鏈DNA斷裂損傷 (single-strand DNA lesion，SSL)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p鏈DNA損傷。同時(shí)，在同源染色體的重組過(guò)程中，DNA雙鏈斷裂損傷也有一定的幾率生成。有報(bào)道稱(chēng)，在具有Bloom綜合征遺傳背景細(xì)胞中，一個(gè)細(xì)胞周期約有50個(gè)內(nèi)源性DNA雙鏈斷裂產(chǎn)生，而正常細(xì)胞中內(nèi)源性DSB水平相應(yīng)降低［3］。這相當(dāng)于1.5 ～2 Gy的電離輻射所誘導(dǎo)的DNA雙鏈斷裂。在腫瘤細(xì)胞中，內(nèi)源性即本底水平的DNA雙鏈斷裂則更為顯著［4］。

在真核細(xì)胞中，DNA雙鏈斷裂的修復(fù)主要通過(guò)兩種方式:一種是同源重組 (homologous recombination，HR)，另一種是非同源末端連接 (nonhomologous end joining，NHEJ)［3］。譬如 MRN 復(fù)合物(由 Mre11，Rad50和 NBS1組成)、ATM(Ataxia Telangiectasia Mutated)MDC1和BRCA1等相關(guān)蛋白都參與到雙鏈斷裂的修復(fù)過(guò)程中。對(duì)DSB損傷修復(fù)的動(dòng)力學(xué)研究一直是重要的課題。同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)生物學(xué)方法對(duì)DSB修復(fù)進(jìn)行的模型研究也不斷涌現(xiàn)。早期的LPL(lethal and potentially lethal)模型以及RMR(repair-misrepair)模型是具有代表性的兩類(lèi)模型［5－6］。這些模型通過(guò)引入可能的一級(jí)和二級(jí)動(dòng)力學(xué)修復(fù)過(guò)程，較好的解釋了輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡現(xiàn)象。但是，對(duì)于雙鏈斷裂損傷所引發(fā)的細(xì)胞死亡動(dòng)力學(xué)，這兩類(lèi)模型不能很好的進(jìn)行擬合?；谶M(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究，Stewart提出了TLK模型 (Two-Lesion Kinetic Model)［7］。在 TLK 模型中，根據(jù)DNA雙鏈斷裂產(chǎn)生的復(fù)雜程度，修復(fù)經(jīng)歷了快修復(fù)和慢修復(fù)兩種過(guò)程?；赥LK模型的基本假設(shè)，Ma等［8］利用Monte Carlo方法構(gòu)建了一個(gè)抽象的數(shù)學(xué)模型，很好的模擬了DNA雙鏈斷裂損傷的動(dòng)力學(xué)行為并因此成功的解釋了p53的數(shù)字脈沖現(xiàn)象。Ma等提出的模型被很多后續(xù)的研究者所借鑒，為進(jìn)一步的解釋細(xì)胞命運(yùn)決定機(jī)制起到了極大的推動(dòng)作用。另外，其他的一些模型則通過(guò)引入具體的分子機(jī)制對(duì)DNA雙鏈斷裂損傷的修復(fù)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的研究［9－12］。

但是，以上的這些模型并沒(méi)有充分考慮到細(xì)胞周期和DNA雙鏈斷裂損傷產(chǎn)生及修復(fù)的聯(lián)系:即只考慮了電離輻射誘導(dǎo)產(chǎn)生的外源性DNA雙鏈斷裂的動(dòng)態(tài)修復(fù)，而并沒(méi)有考慮內(nèi)源性DNA雙鏈斷裂的動(dòng)態(tài)變化。在輻射刺激下，細(xì)胞會(huì)發(fā)生細(xì)胞周期阻滯現(xiàn)象，并修復(fù)輻射誘導(dǎo)的DNA損傷。當(dāng)DNA損傷降低到特定閾值以下，細(xì)胞周期將被重啟。細(xì)胞周期重啟后，細(xì)胞周期伴隨的內(nèi)源性DNA雙鏈斷裂將不斷產(chǎn)生，并得到動(dòng)態(tài)修復(fù)。所以，我們提出了一個(gè)改良的Monte Carlo模型，并綜合考慮了外源性和內(nèi)源性DNA雙鏈斷裂損傷的動(dòng)態(tài)修復(fù)過(guò)程，從而更真實(shí)的模擬了細(xì)胞在應(yīng)激狀態(tài)下的DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)的動(dòng)力學(xué)行為。

1 材料與方法

1.1 DNA雙鏈斷裂損傷概述

DNA雙鏈損傷修復(fù)模型分為兩個(gè)模塊:分別為輻射誘導(dǎo) (外源性)DNA損傷修復(fù)和內(nèi)源性DNA損傷修復(fù)模塊。兩個(gè)模塊都基于Stewart模型的基本假設(shè)，即根據(jù)損傷的復(fù)雜程度，DSB修復(fù)分為快修復(fù)和慢修復(fù)兩種動(dòng)力學(xué)形態(tài)［7］。DNA修復(fù)過(guò)程通過(guò)Monte Carlo過(guò)程來(lái)模擬。在修復(fù)過(guò)程中，DSB可能處于3種不同的狀態(tài):①完整的DSB;②DSB和修復(fù)蛋白的復(fù)合物;③已修復(fù)DSB。根據(jù)Ma等的假設(shè)，本模型暫不考慮錯(cuò)誤修復(fù)情形［8］。在時(shí)間步為k時(shí)，處于狀態(tài)①、②和③的DSB分別用D(k)，C(k)和F(k)來(lái)表示。我們用下標(biāo)‘1’和‘2’來(lái)區(qū)分DSB的快速修復(fù)和慢速修復(fù)過(guò)程 (圖1A)。易得如下關(guān)系:D(k)=D1(k)+D2(k)，C(k)=C1(k)+C2(k)和 F(k)=F1(k)+F2(k).總的修復(fù)蛋白(Repair protein，RP)被設(shè)定為20。隨機(jī)模擬的時(shí)間步長(zhǎng)Δt設(shè)定為0.2 min。

圖1 DSB修復(fù)模型Fig.1 DSB repair modelA:快修復(fù)和慢修復(fù)動(dòng)力學(xué)圖示;B:內(nèi)源性DSB生成和時(shí)間步長(zhǎng)關(guān)系

1.2 外源性和內(nèi)源性DSB數(shù)目初始化

1.2.1 輻射誘導(dǎo)的DNA雙鏈斷裂修復(fù) 根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，1 Gy的輻射劑量約產(chǎn)生30個(gè)DSB［3］。為了充分考慮DSB生成的隨機(jī)化，根據(jù)Ma等的假設(shè)，我們?cè)O(shè)定DSB的生成服從Poisson分布，其參數(shù)λ=30·IR，這里IR為輻射劑量［8］。根據(jù)Ma等的假設(shè)，70%的總DSB被快修復(fù)，而剩余的30%的DSB經(jīng)歷慢修復(fù)過(guò)程。

1.2.2 內(nèi)源性DNA雙鏈斷裂修復(fù) 假設(shè)內(nèi)源性的DSB主要在細(xì)胞周期過(guò)程中產(chǎn)生。進(jìn)一步限定，所有的DSB均在細(xì)胞周期中的S期和G2/M期產(chǎn)生，并服從均勻分布。為了簡(jiǎn)化模型，對(duì)細(xì)胞周期的時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行了限定，即長(zhǎng)度為20 h，其中G1，S和G2/M期的比例設(shè)為3∶4∶3。如文獻(xiàn)報(bào)道，乳腺癌腫瘤細(xì)胞MCF7的細(xì)胞周期約為20 h，其中G1，S和G2/M期時(shí)長(zhǎng)分別為6、8和6 h，且周期不受外源輻射刺激影響［13］。本模型關(guān)于細(xì)胞周期的時(shí)長(zhǎng)以及內(nèi)源性DSB發(fā)生時(shí)間的設(shè)定亦可設(shè)為它值 (包括設(shè)置為隨機(jī)變量)，且不會(huì)對(duì)模型動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生定性的影響。在一個(gè)細(xì)胞周期中，我們?cè)O(shè)定將有50個(gè)DSB發(fā)生［3］。由于同源染色體重組等事件可誘發(fā)DSB，所以 DSB產(chǎn)生主要處于 S期［3］。因此，假設(shè)其中40個(gè)產(chǎn)生于S期，剩余10個(gè)產(chǎn)生于G2/M期。在內(nèi)源性DNA損傷修復(fù)模塊中，我們?cè)O(shè)定每一個(gè)生成的內(nèi)源性DSB將有70%的概率被快修復(fù)，有30%的概率被慢修復(fù)。

1.3 DSB修復(fù)的一般過(guò)程

為了偶聯(lián)外源性和內(nèi)源性DSB修復(fù)的過(guò)程，我們?cè)O(shè)定發(fā)生細(xì)胞周期阻滯 (cell cycle arrest)的閾值為50個(gè)DSB。有文獻(xiàn)報(bào)道，正常細(xì)胞中當(dāng)DSB水平小于20時(shí)，細(xì)胞周期阻滯將停止［14］。但腫瘤細(xì)胞可以耐受更高水平的DNA損傷［4］，所以我們將腫瘤細(xì)胞的閾值相應(yīng)提高。當(dāng)總DSB數(shù)目≤50時(shí)，細(xì)胞周期將被重啟。DSB的修復(fù)遵循如下過(guò)程:

1)設(shè)置初始值。D1(0)=floor(0.7·DSBT)，D2(0)=DSBT－D1(0)，這里DSBT為服從參數(shù)為λ的Poission分布隨機(jī)數(shù)，floor為向下取整。新生的外源性和內(nèi)源性DSB都處于狀態(tài)1。設(shè)k=0。

2)增加時(shí)間步。設(shè)t=t+Δt，k=k+1。如果在 ［t，t+Δt］之間有1個(gè)內(nèi)源性DSB生成 (圖1B，注:細(xì)胞周期重啟后)，則令D1(k)=D1(k)+1(概率為0.7，快速修復(fù))或D2(k)=D2(k)+1(概率為0.3，慢速修復(fù))。

3)對(duì)每一個(gè)進(jìn)行快速修復(fù)的各狀態(tài)DSB進(jìn)行更新。計(jì)算狀態(tài)轉(zhuǎn)變的概率:

從狀態(tài)①－＞狀態(tài)②，

PD1－＞C1=RP ［kfb1+kcross(D1(k－1)+D2(k－1))］Δt

從狀態(tài)②－＞狀態(tài)①，

PC1－＞D1= krb1Δt。

從狀態(tài)②－＞狀態(tài)③，

PC1－＞F1= kfix1Δt。

對(duì)于每一個(gè)DSB，首先生成一個(gè) ［0，1］均勻分布的隨機(jī)數(shù)x。如果0≤ x＜ PD1－＞C1，處于狀態(tài)①的DSB將轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)②;如果PD1－＞C1≤ x≤1，那么DSB將維持在狀態(tài)①。若DSB處于狀態(tài)②，那么如果0≤ x＜PC1－＞D1，狀態(tài)②將轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)①。如果 PC1－＞D1≤ x ＜ PC1－＞D1+ PC1－＞F1，那么狀態(tài)②將轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)③。若PC1－＞D1+PC1－＞F1≤x≤1，那么狀態(tài)②將維持不變。如果損傷處于狀態(tài)③，那么它將維持不變 (即狀態(tài)③是吸收態(tài))。修復(fù)蛋白R(shí)P遵循如下規(guī)律:如果發(fā)生狀態(tài)①到狀態(tài)②轉(zhuǎn)變，設(shè)RP=RP－1;反之則設(shè)RP=RP+1。其它情況下，RP維持不變。對(duì)處于狀態(tài)①、②和③的DSB進(jìn)行計(jì)數(shù)，并分別賦予D1(k)，C1(k)和 F1(k)。

4)類(lèi)似于快修復(fù)過(guò)程，對(duì)慢修復(fù)DSB進(jìn)行更新。算法如下:

從狀態(tài)①－＞狀態(tài)②，PD2－＞C2=RP ［kfb2+kcross(D1(k－1)+D2(k－1))］Δt。

從狀態(tài)②－＞狀態(tài)①，

PC2－＞D2= krb2Δt。

從狀態(tài)②－＞狀態(tài)③，

PC2－＞F2= kfix2Δt。

對(duì)于每一個(gè)慢修復(fù)DSB，首先生成一個(gè) ［0，1］均勻分布的隨機(jī)數(shù)x。如果0≤ x ＜ PD2－＞C2，狀態(tài)1的DSB將轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)2;如若PD2－＞C2≤ x≤1，那么將維持在狀態(tài)①。若DSB處于狀態(tài)②，如果0≤ x＜PC2－＞D2，狀態(tài)②將轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)①。如果 PC2－＞D2≤ x ＜ PC2－＞D2+ PC2－＞F2，那么狀態(tài)②將轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)③。若 PC2－＞D2+ PC2－＞F2≤ x≤1，那么狀態(tài)②將維持不變。如果損傷處于狀態(tài)③，那么它將維持不變 (即狀態(tài)③是吸收態(tài))。修復(fù)蛋白R(shí)P遵循如下規(guī)律:如果發(fā)生狀態(tài)①到狀態(tài)②轉(zhuǎn)變，設(shè)RP=RP－1;反之則設(shè)RP=RP+1。其它情況下，RP維持不變。對(duì)處于狀態(tài)①、②和③的DSB進(jìn)行計(jì)數(shù)，并分別賦予D2(k)，C2(k)和F2(k)。

5)令 D(k)=D1(k)+D2(k)，C(k)=C1(k)+C2(k)，和F(k)=F1(k)+F2(k)。

6)重復(fù) (2)－ (5)，直到t=tfinal。

DNA修復(fù)模塊各參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 模型參數(shù)和描述1)Table 1 Model parameter and description

1.4 DSB修復(fù)模型模擬工具

隨機(jī)模擬通過(guò)MATLAB(MathWork，版本號(hào)7.12.0.635，R2011a)實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果

2.1 DSB修復(fù)的動(dòng)態(tài)變化

通過(guò)運(yùn)行MATLAB腳本程序，獲得了200組Monte Carlo模擬結(jié)果。圖2中對(duì)應(yīng)的初始外源性輻射刺激為5 Gy。具體為:產(chǎn)生200個(gè)隨機(jī)數(shù)，這些隨機(jī)數(shù)服從λ=150(5×30)的Poisson分布。接著將200個(gè)隨機(jī)數(shù)作為初始刺激水平。隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生運(yùn)用到了MATLAB的庫(kù)函數(shù)poissrnd。產(chǎn)生的200組初始DSB分布可參見(jiàn)圖2A。圖2B示部分隨機(jī)DSB修復(fù)模型的模擬結(jié)果。發(fā)現(xiàn)DSB的修復(fù)在時(shí)間序列上呈現(xiàn)出很大的變異性，表現(xiàn)在每個(gè)細(xì)胞初始的DSB水平不同，這種變異是由所產(chǎn)生的200組符合Poisson分布的隨機(jī)數(shù)引起的。同時(shí)，細(xì)胞中DSB的修復(fù)速率也存在較大變異。當(dāng)細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期后，DSB的修復(fù)往往呈現(xiàn)一種非單調(diào)的動(dòng)態(tài)變化 (圖2B)。一些自發(fā)產(chǎn)生的內(nèi)源性DNA損傷使得總體DSB數(shù)目經(jīng)歷不同水平的瞬間上升。當(dāng)自發(fā)DNA損傷產(chǎn)生較集中而修復(fù)能力相對(duì)較弱時(shí)，總體DSB水平會(huì)有更為顯著的升高(圖2B，左圖)。我們也注意到:在外源輻射施加24 h后，細(xì)胞中仍然存在較高水平的DNA雙鏈損傷 (圖2B)。即使將模擬時(shí)間延長(zhǎng)到48 h，這種動(dòng)態(tài)行為仍然存在 (圖2C)。我們分別統(tǒng)計(jì)了200組隨機(jī)模擬試驗(yàn)中最低的DSB水平 (注:時(shí)長(zhǎng)為48 h)。從柱狀圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，所有的200組模擬結(jié)果都表明細(xì)胞中存在著未被修復(fù)的DNA損傷，同時(shí)在某些細(xì)胞中，DNA損傷可能一直維持在較高的水平 (圖2C)。這些結(jié)果表明，細(xì)胞中DSB修復(fù)存在著較為顯著的變異，同時(shí)細(xì)胞也具有較高水平的本底DNA損傷。

圖2 DSB隨機(jī)修復(fù)動(dòng)力學(xué)行為Fig.2 Dynamics of stochastic repairA:初始DSB分布 (服從參數(shù)為150的Poisson分布);B:DSB隨機(jī)修復(fù)的動(dòng)態(tài)變化;C:在48 h內(nèi)，每次模擬中最小DSB值分布圖 (共200組)

2.2 DSB修復(fù)過(guò)程中的變異性

從圖2可知DSB修復(fù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程存在著較大的變異性。為了進(jìn)一步描述這種變異行為，對(duì)200組時(shí)間序列進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示，DSB的修復(fù)存在著較為顯著的變異性 (圖3A)。在DSB修復(fù)的初期，這種變異性較小，表現(xiàn)為較窄的置信區(qū)間。從平均水平上而言，DSB修復(fù)過(guò)程的半衰期(即令 DSB水平下降到初值一半的時(shí)間)約為3.24 h。而從約2 h到10 h這段時(shí)間內(nèi)，DSB修復(fù)的變異相對(duì)較大 (圖3A)。這種相對(duì)較顯著的變異可能是由早期外源性DNA的隨機(jī)修復(fù)引起的。與內(nèi)源性DSB不同的是，外源DSB的發(fā)生服從Poisson分布，從而在隨機(jī)修復(fù)的基礎(chǔ)上引入了額外的不確定性。隨著時(shí)間的推移，隨機(jī)修復(fù)合并初值隨機(jī)分布的變異將愈發(fā)顯著，進(jìn)而可能導(dǎo)致DSB的修復(fù)在半衰期附近存在較大變異。當(dāng)較多的外源性DSB得到了修復(fù)后，總DSB接近于重新觸發(fā)細(xì)胞周期的水平。由于未被修復(fù)的DSB水平較之初始狀態(tài)顯著降低，所以隨機(jī)修復(fù)的變異也隨之下降。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)了200組模擬的半衰期。結(jié)果顯示，DSB的半衰期亦存在著較為明顯的變異 (圖3B)。同時(shí)，半衰期的分布與時(shí)間序列中變異較為顯著的區(qū)域也具有一定的吻合。以上結(jié)果暗示，DSB的損傷修復(fù)具有較為顯著的變異性。

圖3 DSB修復(fù)過(guò)程中的變異Fig.3 Variations in DSB repairA:200組Monte Carlo模擬的平均值 (紅色曲線)和95%置信區(qū)間 (紅色陰影區(qū));B:DSB修復(fù)半衰期分布

3 討論

本文提出了一個(gè)更為精細(xì)化的DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)模型。在這個(gè)模型中，考慮了外源性和內(nèi)源性DSB在修復(fù)過(guò)程中的偶聯(lián)，并對(duì)此模型進(jìn)行了Monte Carlo模擬。模擬結(jié)果顯示，DSB的修復(fù)具有顯著的變異性 (圖2、圖3)。同時(shí)，由于本底水平即內(nèi)源性DNA損傷的隨機(jī)發(fā)生，DSB的動(dòng)態(tài)變化并非呈現(xiàn)一種單調(diào)降低的行為 (圖2B)。這種非單調(diào)的行為是以往的模型所忽視的。最近Loewer等［15］的實(shí)驗(yàn)顯示腫瘤細(xì)胞中的DNA雙鏈損傷可能呈現(xiàn)非單調(diào)的動(dòng)態(tài)行為，從而為本文模擬結(jié)果提供了依據(jù)。所以，本文模型可以較好的模擬細(xì)胞完整生命周期中的DSB損傷修復(fù)行為。

值得注意的是Ma等之前的模型并沒(méi)有考慮具體的DSB修復(fù)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)而根據(jù)TLK的基本假設(shè)提出了一個(gè)較為抽象的模型。其優(yōu)勢(shì)在于DSB修復(fù)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)仍存在較大的未知，且已知參與修復(fù)的蛋白復(fù)合物相互作用較為復(fù)雜［16－17］。若采用常規(guī)的常微分方程建模方法，將極大的增加模型的復(fù)雜程度。運(yùn)用抽象的Monte Carlo模擬方法既能較好的模擬DSB修復(fù)的隨機(jī)動(dòng)力學(xué)行為，同時(shí)又能巧妙的回避具體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的未知因素。所以，本文基于Ma等的模型，提出了DSB修復(fù)的更為完整的模型，即同時(shí)考慮內(nèi)源性和外源性DSB損傷的修復(fù)過(guò)程及其偶聯(lián)效應(yīng)，更好的描述了細(xì)胞在應(yīng)激狀態(tài)下的DSB修復(fù)過(guò)程。需要注意的是，本模型參數(shù)主要基于腫瘤細(xì)胞相關(guān)研究進(jìn)行的估計(jì)，所以此模型旨在描述非正常細(xì)胞的DSB修復(fù)行為［18］。對(duì)于正常的細(xì)胞而言，本底水平的DSB數(shù)量較之腫瘤細(xì)胞顯著的降低，同時(shí)觸發(fā)細(xì)胞周期阻滯的DSB閾值也較低。同時(shí)，腫瘤細(xì)胞中的基因突變很可能導(dǎo)致正確修復(fù)速率的顯著降低［19－20］。綜合以上的因素，正常細(xì)胞中的DSB修復(fù)可能具有更高的效率，從而使得正常細(xì)胞中的DSB修復(fù)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)可能會(huì)與腫瘤細(xì)胞中的相關(guān)性質(zhì)具有一定的差異。通過(guò)改變模型參數(shù) (如增大kfix1或減少內(nèi)源性DSB總量)，即可對(duì)正常細(xì)胞的DSB修復(fù)進(jìn)行定性的模擬。所以，本模型具有一定的普適性。

提出較為完整的DSB修復(fù)模型對(duì)于其它信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)動(dòng)力學(xué)行為研究也具有很大的必要性。譬如ATM可以作為感受器感知DSB的變化，并得到活化。活化的ATM可以作為激酶磷酸化p53蛋白并借此與復(fù)雜的p53信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)建立直接的聯(lián)系。P53在未受刺激和應(yīng)激狀態(tài)下 (如電離輻射和紫外線)都表現(xiàn)出復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為［13，15，21－23］。以往描述 p53 動(dòng)力學(xué)模型中的 DNA損傷修復(fù)模塊都沒(méi)有很好的考慮外源性和內(nèi)源性DNA損傷的協(xié)同作用，所以不能很好的同時(shí)解釋p53 在受迫和未受迫狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)行為［22，24－25］。所以，本模型可能有助于其它信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)行為研究。譬如內(nèi)源性的DNA損傷會(huì)在非受迫狀態(tài)下觸發(fā)p53的自發(fā)脈沖，那么就為研究p53的本底動(dòng)力學(xué)和p53單細(xì)胞動(dòng)力學(xué)中存在的線性現(xiàn)象提供了可能［13，15］。此外，DSB 修復(fù)模型與細(xì)胞周期信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的偶聯(lián)也可能有助于模擬更為真實(shí)的細(xì)胞周期中的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象［26］。DNA損傷修復(fù)與特定信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的相互作用也可能產(chǎn)生反饋或前饋?zhàn)饔茫瑥亩a(chǎn)生更為復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為。

隨著對(duì)DNA雙鏈斷裂損傷修復(fù)過(guò)程認(rèn)識(shí)的不斷深入，建立更為精細(xì)化的基于具體分子機(jī)制的DNA損傷修復(fù)模型并結(jié)合恰當(dāng)?shù)碾S機(jī)模擬方法將有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷修復(fù)過(guò)程更為精確的定量研究。

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