Conference publications

Abstracts

XIII conference

Electron-conformational models of ryanodine channels in cardiomyocytes

Moskvin A.S.¹, Philipiev M.P.², Solovyova O.E.², Markhasin V.S.

Institute of immunology and Physiology of Ural Branch of RAS, 620219, Russia, Ekaterinburg, Pervomayskaya 91, E-mail: philipyev@yandex.ru

¹Ural State University, Physical Department, 620083, Russia Ekaterinburg, Kuibyshev 48a

²Ural State University, Mathematical and Mechanical Department, 620083, Russia Ekaterinburg, Turgenev 4

1 pp.

Процесс кальцием вызванного высвобождения кальция через рианодиновые каналы (RyR-каналы) саркоплазматического ретикулюма (СР) является центральным в регуляции электромеханического сопряжения в клетках сердечной мышцы.

В рамках развиваемого нами электронно-конформационного подхода (Москвин и др. // ДАН. 2005; Moskvin et al. // J Physics: Conference Series. 2005) разработаны электронно-конформационные модели изолированного RyR-канала и решетки RyR-каналов.

Модель канала описывает быстрые электронные и туннельные переходы между различными электронными состояниями канала, а также конформационную динамику канала с учетом случайных «температурных» флуктуаций. В результате параметрического анализа и численных экспериментов установлено, что модель имитирует различные типы экспериментально наблюдаемого поведения изолированного RyR-канала, возникающего в ответ на быстрый кальциевый стимул (рефрактерность, быстрый ответ и др.), и качественно воспроизводит экспериментальные зависимости вероятности открытия канала от времени (Zahradnikova et al. // J Gen Physiol. 1999).

Учет конформационных взаимодействий между RyR-каналами в электронно-конформационной модели решетки позволяет получить различные картины коллективного поведения каналов, возникающего в ответ на стимуляцию: от нечувствительности к стимулу до согласованного кооперативного открытия каналов по принципу домино. В зависимости от силы «температурных» возмущений, влияющих на конформационную динамику каналов, наряду с вызываемыми стимуляцией открытиями каналов могут наблюдаться и спонтанные открытия. Модель имитирует экспериментально наблюдаемое явление - возникновение периодического высвобождения кальция при перегрузке им СР (Fabiato // Basic Res Cardiol. 1985).

Работа поддержана грантами РФФИ (03-04-48260), CRDF (REC 005), The Wellcome Trust (074152), грантом для молодых ученых УрО РАН, грантом Министерства образования и науки РФ в рамках раздела 3.3 программы «Развитие научного потенциала высшей школы».