Стохастическое имитационное моделирование механизмов укорочения теломер клеток в процессах старения и развития патологических отклонений
Автор: Бутов Александр Александрович, Карев Михаил Андреевич, Хрусталв Сергей Александрович
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 1 (76) т.14, 2014 года.
Бесплатный доступ
Рассматриваются вопросы применения стохастического имитационного моделирования к описанию и исследованию механизмов укорочения концевых структур ДНК - теломер. Целью настоящей работы является исследование на основе стохастического и имитационного моделирования протекающих в клетках явлений, которые приводят к уменьшению длины теломер и, как следствие, к снижению пролиферативного потенциала и возникновению патологий, в том числе онкологических. Математическая модель описывается в семимартингальных терминах. Анализ результатов моделирования основан на сопоставлении со статистическими данными биологических экспериментов. Построенные распределения клеток по длинам их теломер сопоставлялись с экспериментальными данными, полученными на культурах фибробластов человека с использованием метрики Леви-Прохорова. Результаты работы могут найти применение в медико-биологических исследованиях старения и возникновения различных патологий, а также при решении ряда вопросов в области геронтологии.
Стохастическое имитационное моделирование, семимартингал, компенсатор, днк, теломера, теломераза, старение, канцерогенез, оксидативный стресс, свободные радикалы
Короткий адрес: https://sciup.org/14250054
IDR: 14250054 | DOI: 10.12737/3509
Список литературы Стохастическое имитационное моделирование механизмов укорочения теломер клеток в процессах старения и развития патологических отклонений
- Blackburn, E.-H. Telomeres and telomerase: their mechanisms of action and the effects of altering their functions/E.-H. Blackburn//FEBS Letters. -2005. -Vol. 579. -Pp. 859-862.
- Blasco, M.-A. Telomere length, stem cells and aging/M.-A. Blasco//Nature Chemical Biology. -2007. -Vol. 3. -Pp. 640-649.
- Proteins induced by telomere dysfunction and DNA damage represent biomarkers of human aging and disease/H. Jiang [et al.]//Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. -2008. -Vol. 105. -Pp. 11299-11304.
- Sex hormones, acting on the TERT gene, increase telomerase activity in human primary hematopoietic cells/R.-T. Calado [et al.]//Blood. -2009. -Vol. 114. -Pp. 2236-2243.
- Calado, R.-T. Telomere Diseases/R.-T. Calado, N.-S. Young//The New England Journal of Medicine. -2009. -Vol. 361. -P. 2353-2365.
- Proctor, C.-J. Modelling telomere shortening and the role of oxidative stress/C.-J. Proctor, T.-B.-L. Kirkwood//Mechanisms of Ageing and Development. -2002. -Vol. 123. -Pp. 351-363.
- Sozou, P.-D. A stochastic model of cell replicative senescence based on telomere shortening, oxidative stress, and somatic mutations in nuclear and mitochondrial DNA/P.-D. Sozou, T.-B.-L. Kirkwood//Journal of Theoretical Biology. -2001. -Vol. 213. -Pp. 573-586.
- Rubelj, I. Stochastic mechanism of cellular aging -abrupt telomere shortening as a model for stochastic nature of cellular aging/I. Rubelj, Z. Vondracek//Journal of Theoretical Biology. -1999. -Vol. 197. -Pp. 425-438.
- Wein, L.-M. Estimation of replicative senescence via a population dynamics model of cells in culture/L.-M. Wein, J.-T. Wu//Experimental Gerontology. -2001. -Vol. 36. -Pp. 79-88.
- Arino, O. Mathematical modeling of the loss of telomere sequences/O. Arino, M. Kimmel, G.-F. Webb//Journal of Theoretical Biology. -1995. -Vol. 177. -Pp. 45-57.
- Tan, Z. Simulated shortening of proliferation-restricting telomeres during clonal proliferation and senescence of human cells/Z. Tan//Experimental Gerontology. -2001. -Vol. 36. -Pp. 89-97.
- Zglinicki, T. Stress, DNA damage and ageing -an integrative approach/T. Zglinicki, A. Burkle, T.-B.-L. Kirkwood//Experimental Gerontology. -2001. -Vol. 36. -Pp. 1049-1062.
- Blagoev, K. B. Telomere exchange and asymmetric segregation of chromosomes can account for the unlimited proliferative potential of ALT cell populations/K. B. Blagoev, E. H. Goodwin//DNA Repair. -2008. -Vol. 7. -Pp. 199-204.
- Qi, Q. Mathematical modelling of telomere Dynamics/Q. Qi//Thesis submitted to The University of Nottingham for the degree of Doctor of Philosophy. -Nottingham, 2011. -210 p.
- Grasman, J. Stochastic modelling of length dependent telomere shortening in Corvus monedula/J. Grasman, H.-M. Salomons, S. Verhulst//Journal of Theoretical Biology. -2011. -Vol. 282. -Pp. 1-6.
- Kapitanov, G. A. Mathematical Model of Cancer Stem Cell Lineage Population Dynamics with Mutation Accumulation and Telomere Length Hierarchies/G. A. Kapitanov//Mathematical Modelling of Natural Phenomena. -2012. -Vol. 7. -Pp. 136-165.
- Tchirkov, A. Role of oxidative stress in telomere shortening in cultured fibroblasts from normal individuals and patients with ataxia-elangiectasia/A. Tchirkov, P. M. Lansdorp//Human Molecular Genetics. -2003. -Vol. 12. -Pp. 227-232.
- Accumulation of short telomeres in human fibroblasts prior to replicative senescence/U.-M. Martens [et al.]//Experimental Cell Research. -2000. -Vol. 256. -Pp. 291-299.
