Архив публикаций

Тезисы

XIV-ая конференция

Стохастическия гибридная модель рианодинового канала в сердечных клетках

1Филипьев М.П. 23Москвин А.С. 13Соловьева О.Э. 3Мархасин В.С.

Уральский государственный университет им. А.М. Горького Россия, 620083, г. Екатеринбург, пр. Ленина 51, e-mail: philipyev@yandex.ru

¹Математико-механический факультет, кафедра вычислительной математики

²Физический факультет, кафедра теоретической физики

³Институт иммунологии и физиологии УрО РАН

1  стр.

Процесс кальцием вызванного высвобождения кальция через рианодиновые кана-лы (RyR-каналы) внутриклеточных хранилищ кальция, является ключевым в регуляции сократительной активности клеток сердечной мышцы. Для описания функционирова-ния RyR-каналов нами предложена оригинальная электронно-конформационная (ЭК) модель (Москвин и др. // ДАН. 2005; Moskvin et al. // PBMB. 2006).

В модели состояние канала описывается двумя степенями свободы – электронной и конформационной. Электронная степень свободы описывается переменной µ, прини-мающей только два значения 0 (электронно-открыт) и 1 (электронно-закрыт). Конформационная степень свободы описывается непрерывно меняющейся координатой Q, которая характеризует проводимость канала. Каждое ЭК-состояние канала характеризуется определенной энергией, которая задается конформационным потенциалом , имеющим две различные ветви (при µ=0 и µ=1). Динамика координаты µ, представлена в виде марковской цепи, интенсивности переходов между состояниями которой зависят от Q, а динамика координаты Q описывается уравнением Ланжевена, учитывающему случайные силы (белый шум) и диссипацию энергии. Таким образом, нами была сконструирована ЭК-модель, описывающая активность RyR-канала и относящаяся к классу стохастических гибридных моделей. Для численных экспериментов на ЭК-модели нами была разработаны несколько схем, комбинирующих различные методы решения стохастических дифференциальных уравнений и методы получения реализаций марковских цепей.

В результате численных экспериментов были построены стационарные функции распределения конформационной координаты и проводимости канала. Показано, что модель качественно воспроизводит целый ряд экспериментальных зависимостей и явлений (возрастание вероятности открытого состояния канала при возрастании концентрации кальция, изменение числа характерных состояний системы при наличии стиму-ляции, возрастание активности RyR-канала в ответ на кратковременную стимуляцию (Zahradnikova et al. // J Gen Physiol. 1999) и др).

Работа поддержана грантами РФФИ, the Welcome Trust, the Fogarty International Center, грантом для молодых ученых УрО РАН, стипендиями Президента РФ и Губернатора Свердловской области.