摘要: 生物学研究正从分子生物学走向系统生物学，由精细的分解研究转向系统的整体研究。通过研究生物系统在不同条件不同时间的行为，我们可以对生物系统进行鲁棒性分析（Robustness Analysis）从而发现生物系统的特定行为的机理。这种对生物系统的动态特征的研究是当前系统生物学的一个研究热点。细胞在不同的生理条件下，各种生物大分子的浓度和生化反应的速度通常都不一样。因此我们有必要研究细胞在不同生理状况下的变化情况。我们对细胞的JAK-STAT信号建立了数学模型，同时系统地改变模型中的动力学参数（反应速率参数），然后进行大量的数值模拟实验。我们主要考察了细胞信号转导过程中三个重要的特征量的变化，即“信号时间”（signal time）、“信号持续时间”（signal duration）以及信号幅度（signal amplitude）。这三个重要的特征量有着特定的含义：（1）信号时间是指激活信号所需要的时间；（2）信号持续时间是指信号处于激活状态持续的时间；（2）信号幅度是指信号的平均强度。鲁棒性的结论表明JAK-STAT信号通路的“信号时间”（signal time）和“信号持续时间”（signal duration）对外界扰动比较鲁棒，而“信号幅度”（signal amplitude）则对外界扰动比较敏感。相关生物学实验文献支持了这一结论。另外我们还模拟了单个信号蛋白的初始浓度的变化对系统输出的影响，从而可以看出一些关键蛋白组分对系统变化的贡献。例如，JAK-STAT中，SOCS1、PPN以及STAT1蛋白对于系统输出的影响相对其他蛋白来说要明显的多，这三个蛋白主要控制着JAK-STAT信号通路的“信号幅度”和响应强度（response magnitude，最大响应值）。这些结果有助于设计相关的生物实验，进一步研究细胞的JAK-STAT信号通路的对外界影响的变化。