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《西安交通大学学报》 2018年02期
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Ca_(v1.2)离子通道马尔科夫随机过程模型的建立与应用

宋璟波  张镇西  
【摘要】:针对Ca_(v1.2)离子通道在功能细胞的Ca~(2+)代谢循环中起着关键作用,并且在细胞交互环境下受到多种因素的调控从而表现出的复杂门控行为,基于现有的Ca_(v1.2)结构信息,提出了改进的连续时间7态马尔科夫随机过程模型。首先抽象出7个通道状态来表征Ca_(v1.2)离子通道的有限构象变化,包括电压相关失活(VDI)和Ca~(2+)相关失活(CDI);其次应用相关实验数据求解7个状态间迁移速率函数的参数,即在贝叶斯框架下利用JAGS软件包,实现蒙特卡洛马尔可夫链(MCMC)算法对参数的后验分布进行Gibbs抽样。最后,将通道随机模型分别应用于描述小空间中Ca~(2+)瞬态行为的随机偏微分方程和Ca_(v1.2)离子通道G406R/G432N突变引发的电生理变化。计算结果表明:改进的Ca_(v1.2)马尔科夫模型不仅在宏观水平上与广泛的电生理实验结果有较好的吻合,而且在心肌细胞微结构以及通道基因的病理研究领域中具有较好的预测性。

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