細(xì)胞自噬與凋亡是多細(xì)胞體生物維持自身穩(wěn)態(tài)的重要生理反應(yīng)機(jī)制。分別將自噬和凋亡誘導(dǎo)劑Beclin1和Caspases被引入到Kapuy等人建立的模型中,這個模型描述了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激壓力的條件,雷帕霉素受體蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）調(diào)控Beclin1控制的自噬與Caspases導(dǎo)向的凋亡。另外,探討了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激源和mTOR相關(guān)的參數(shù)對自噬和凋亡的調(diào)控。結(jié)果顯示,雖然mTOR會抑制細(xì)胞自噬活性,但內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激壓力仍然會引發(fā)這一過程。當(dāng)自噬切換到凋亡時,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激壓力與mTOR的共同作用下會加速細(xì)胞的死亡。 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,51(01)北大核心

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ERS和mTOR調(diào)控的自噬和凋亡通路模型

圖1描述了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激源（ERS）和雷帕霉素受體（mTOR）調(diào)控的自噬和凋亡模型。ERS感受到壓力信號Stress，進(jìn)而ERS分別促進(jìn)自噬誘導(dǎo)因子Beclin1、凋亡誘導(dǎo)因子Caspases以及mTOR的表達(dá)。而mTOR促進(jìn)Caspases的表達(dá)而抑制Beclin1的表達(dá)。此外，Beclin1分別與Caspases和mTOR形成雙負(fù)反饋回路。描述ERS,mTOR,Beclin1和Caspases濃度變化的常微分方程為方程（1)-(4），所有參數(shù)詳見表1[14]。我們利用XPPAUT軟件進(jìn)行時間歷程圖和分岔圖的模擬。2 結(jié)果與分析

既然不同的壓力使得系統(tǒng)有自噬和凋亡兩種穩(wěn)態(tài)，因此，進(jìn)一步通過分岔分析給出壓力對Beclin1和Caspases穩(wěn)態(tài)的影響。圖3(a）和（b）分別給出Beclin1和Caspases關(guān)于ERS應(yīng)激壓力的分岔圖，他們分別呈現(xiàn)出“Z”和“S”形，“Z”和“S”形曲線上的兩個鞍結(jié)分岔點F1和F2將實線和虛線分開，實線表示穩(wěn)定的平衡點，虛線表示不穩(wěn)定的平衡點。根據(jù)圖3所示，當(dāng)壓力較少時，Stress<0.45,Beclin1具有高濃度而Caspases的濃度很低，因此，低壓力只開啟自噬。而當(dāng)壓力介于F1和F之間時，0.45<Stress<2.2，系統(tǒng)具有兩個穩(wěn)定的穩(wěn)態(tài)，一種是高的Beclin1濃度和低的Caspases濃度，對應(yīng)自噬。另一種是低的Beclin1濃度和高的Caspases濃度，對應(yīng)凋亡。細(xì)胞選擇哪種狀態(tài)取決于他們的初始狀態(tài)。而當(dāng)壓力繼續(xù)增加時，Stress>2.3,Beclin1切換到低穩(wěn)態(tài)，而Caspases切換到高穩(wěn)態(tài)，系統(tǒng)只能凋亡。2.2 ERS調(diào)控的自噬與凋亡


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