Русский
!

Conference publications

Abstracts

XX conference

Интегрированная модель для описания фотосинтетических и метаболических реакций в клетках Сhlamydomonas reinhardtii

Плюснина Т.Ю., Маслаков А.С., Ризниченко Г.Ю.

Московский государственный университет им. Ломоносова, Биологический ф-т, каф. биофизики, Россия, 119992, Москва, Ленинские горы, д.1, стр.12. Тел.:+7(495)939-02-89, факс:+7(495)939-11-15, E-mail: plusn@yandex.ru

1 pp. (accepted)

Расшифровка генома многих организмов, определение белкового состава клеток, и последовательностей метаболических реакций приводит к многочисленным попыткам создать «электронную клетку», используя как математическое, так и компьютерное моделирование. Как правило, для описания отдельных метаболических путей используется аппарат дифференциальных уравнений, а для описания большого числа метаболических путей – аппарат потоковых моделей, основанный на стехиометрических соотношениях метаболических реакций. Недостатком первого подхода является ограниченность числа моделируемых реакций, недостатком второго – возможность описывать только стационарные метаболические потоки.

В данной работе рассматривается модель, объединяющая оба подхода. Модель описывает процессы, протекающие в клетках водоросли Сhlamydomonas reinhardtii при серном голодании, в которых участвуют как фотосинтетический аппарат клетки, так и метаболические реакции центральных метаболических путей – гликолиза и цикла Кальвина. В условиях серного голодания клетки водоросли начинают выделять водород, который может использоваться как биотопливо, что обуславливает активное экспериментальное и модельное исследование этого процесса.

Рассматриваемая модель включает описанные системой дифференциальных уравнений перенос электронов фотосистемой 2, восстановление пула пластохинонов и изменение концентрации окислительно-восстановительных эквивалентов NAD(P)H, молекулы которых в свою очередь являются метаболитами гликолиза и цикла Кальвина. Метаболические реакции гликолиза и цикла Кальвина, распад и накопление крахмала, заданы потоковыми уравнениями. Для объединения фотосинтетических и метаболических реакций (динамической и стационарной частей модели) используются логические выражения, задающие правила, по которым сигнал из динамической части передается в стационарную часть модели в выбранные интервалы времени. Изменение NAD(P)H используется как выходной сигнал из фотосинтетической части модели и как входной сигнал в метаболическую часть. В результате на выбранных интервалах времени реализуются различные распределения метаболических потоков, отражающие динамику метаболических реакций.

Интегрированная модель позволила описать наблюдаемые экспериментально скачкообразное снижение фотосинтетической активности клеток водоросли Сhlamydomonas reinhardtii при серном голодании, переключение синтеза крахмала, осуществляемое при участии цикла Кальвина на распад крахмала, осуществляемый при участии гликолиза и предложить механизм наблюдаемых процессов.

Работа поддержана грантом РФФИ 11-04-01268a и ФЦП 80-77.



© 2004 Designed by Lyceum of Informational Technologies №1533