Моделирование биоритмов в масштабах гена, клетки и всего организма

Моделирование биоритмов в масштабах гена, клетки и всего организма

Автор: Захаров А.П., Брацун Д.А.

Журнал: Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика @vestnik-psu-mmi

Рубрика: Механика. Математическое моделирование

Статья в выпуске: 3 (22), 2013 года.

Бесплатный доступ

Выделяется три характерных масштаба описания биосистемы: микроскопический (размер гена), мезоскопический (размер клетки) и макроскопический (размер организма). Для каждо­го случая обсуждается подход к моделированию циркадианных ритмов на примере предло­женной ранее модели с запаздыванием. На уровне гена использовалось стохастическое описа­ние. Показана устойчивость механизма ритмов по отношению к флуктуациям. На мезоскопи-ческом уровне предложено детерминистское описание в рамках пространственно-распреде­ленной модели. Обнаружен эффект групповой синхронизации колебаний в клетках. Макро­скопические эффекты исследованы в рамках дискретной модели, описывающей коллективное поведение большого числа клеток. Обсуждается вопрос о сшивании результатов, полученных на разных уровнях описания.

Еще

Биоритмы, синхронизация, системы с запаздыванием

Короткий адрес: https://sciup.org/14729863

IDR: 14729863

Список литературы Моделирование биоритмов в масштабах гена, клетки и всего организма

  • Ашофф Ю. Биологические ритмы. М.: Мир, 1984. С. 412.
  • Pittendrigh C.S. Temporal organization: reflections of a Darwinian clock-watcher//Annu. Rev. Physiol. 1993. V.55. P. 16-54.
  • Моисеева Н.И., Сысуев В.М. Временная среда и биологические ритмы. Л.: Наука, 1981. С. 127.
  • Степанова С.И. Биоритмологические аспекты проблем адаптации. М.: Наука, 1986. С. 244.
  • Pikovsky A., Rosenblum M., Kurths J. Synchronization -а universal concept in nonlinear sciences. Cambridge University Press, 2001. P. 432.
  • Hasty J., Collins J.J. Translating the noise//Nature Genetics. 2002. V. 31. P. 13-14.
  • Брацун Д.А. Эффект возбуждения подкритических колебаний в стохастических системах с запаздыванием. Ч. I. Регуляция экспрессии генов//Компьютерные исследования и моделирование. 2011. Т. 3, № 4. С.431-438.
  • Ghaemmaghami S., Won-Ki H., Bower K., Howson R. W., Belle A., Dephoure N., OShea E.K., Weissman J.S. Global analysis of protein expression in yeast//Nature. 2003. V. 425. P. 737-741.
  • Якубке Х.-Д., Ешкайт Х. Аминокислоты, пептиды, белки. М.: Мир, 1985. С. 457.
  • Koenderink et al. An active biopolymer network controlled by molecular motors//PNAS. 2009. V. 106, № 36. P. 15192-15197.
  • Morozov K.I., Pismen L.M. Cytoskeleton fluidization versus resolidification: Prestress effect//Phys. Rev. E. 2011. V. 83. P. 051920-051928.
  • Северина Е.С. Биохимия: учебник для вузов. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2003. С. 784.
  • Брацун Д.А., Захаров А.П. Моделирование пространственно-временной динамики циркадианных ритмов Neurospora crassa//Компьютерные исследования и моделирование. 2011. Т. 3, № 2. С. 191-213.
  • Smolen P., Baxter D.A., Byrne J.H. Reduced models of the circadian oscillators in Neurospora crassa and Drosophila melanogaster illustrate mechanistic similarities//OMICS. 2003. V. 7, № 4. P. 337-354.
  • Gillespie D.T. Exact stochastic simulation of coupled chemical reactions//J. Phys. Chem. 1977. V. 81. P. 2340-2361.
  • Bratsun D., Volfson D., Hasty J., Tsimring L. Delay-induced stochastic oscillations in gene regulation//PNAS. 2005. V. 102, № 41. P. 14593-14598.
  • Брацун Д.А., Захаров А.П. К вопросу о численном расчете пространственно-распределенных динамических систем с запаздыванием по времени//Вестник Пермского университета. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2012. Вып. 4(12). С. 3241.
  • Bratsun D.A., De Wit A. Buoyancy-driven pattern formation in reactive immiscible two-layer systems.//Chem. Eng. Sci. 2011. V. 66. № 22. P. 5723-5734.
  • Bratsun D.A., De Wit A. Control of chemoconvective structures in a slab reactor//Techn. Phys. 2008. V. 53. P. 146-153.
  • Salm М., Pismen L.M. Chemical and mechanical signaling in epithelial spreading//Phys. Biol. 2012. V. 9. P. 026009-026023.
  • Koseska A., Ullner E., Volkov E., Kurths J., Garcia-Ojalvo J. Cooperative differentiation through clustering in multicellular populations//J. Theor. Biol. 2010. V. 263. P. 189-202.
  • Denault D.L., Loros J.J., Dunlap J.C. WC-2 mediates WC-1-FRQ interaction within the PAS protein-linked circadian feedback loop of Neurospora//EMBO J. 2001. Vol. 20. P. 109-117.
  • Danino T., Mondragon-Palomino O., Tsimring L., Hasty J. A synchronized quorum of genetic clocks//Nature. 2010. № 463. P. 326-330.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp