Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Математическая модель клеточного гомеостаза железа

Материалы по биологии и химии / Исследование системы гомеостаза железа и развития окислительного стресса методами математического моделирования / Математическая модель клеточного гомеостаза железа

Страница 3

Железо в восстановленной форме транспортируется из эндосомы в цитоплазму посредством белка DMT1. Кинетика этого процесса описывается уравнением Михаелиса-Ментена. Железо, поступившее в цитоплазму, попадает во внутриклеточный лабильный пул железа, откуда может попадать в комплекс с ферритином, использоваться для нужд клетки или экспортироваться из клетки посредством белка ферропортина. Высвобождение железа из комплекса с ферритином происходит при деградации этого комплекса. Кинетика экспорта железа посредством ферропортина описывается уравнением Михаелиса-Ментена. Процесс транзита железа через клетку из эндосомы описывается набором уравнений, приведенным ниже:

Следует отметить, что экспрессия многих белков системы поддержания гомеостаза железа контролируется на посттранскрипционном уровне системой IRP белков. мРНК этих белков содержат последовательности IRE в нетранслируемой части, с которыми связываются белки IRP. IRE последовательности располагаются в 5’-UTR мРНК таких белков как: тяжелая и лёгкая субъединицы ферритина, ферропортин (FPN), и в 3’-нетранслируемой части мРНК белков TfR1 и DMT1. Образование IRE/IRP комплекса на 3’-UTR приводит к стабилизации мРНК, в то время как формирование этого комплекса на 5’-UTR приводит к ингибированию ранних этапов трансляции [16, 17]. IRP белки являются сенсорами внутриклеточного лабильного пула железа. При недостатке железа в клетке IRP1 связывается с IRE с высокой аффиностью, а при повышении уровня железа, в IRP1 собирается кластер 4Fe-4S, что приводит к утрате высокой аффинности и приобретению аконитазной активности. Экспрессия IRP2 регулируется на уровне деградации. Для моделирования этой системы применялся подход с использованием функций Хилла, предложенный в [32, 33]. Скорость изменения концентрации неактивной формы IRP1 можно описать следующим уравнением:

, где

- функция Хилла.

Первый член уравнения утверждает, что неактивная форма IRP1 образуется с постоянной скоростью, когда внутриклеточный лабильный пул железа выше порогового значения θcytFe_IRP1. Второй член отражает скорость, с которой активная форма IRP1 трансформируется в неактивную форму. Эта скорость пропорциональна activeIRP1 и регулируется внутриклеточным лабильным пулом железа. Последний член уравнения отражает деградацию IRP1 с постоянной скоростью. Скорость изменения концентрации активной формы кислорода описывается следующим уравнением:

.

Первый член уравнения утверждает, что, когда внутриклеточный лабильный пул железа ниже порогового значения θcytFe_IRP1, скорость наработки примерно постоянна и равен α1, иначе скорость наработки близка к нулю. Второй член отражает скорость, с которой активная форма IRP1 трансформируется в неактивную форму. Третий член описывает деградацию активной формы IRP1. Скорость изменения количества IRP2 описывается уравнением: