|
Архив публикацийТезисыXXVII-ая конференцияСтохастическое описание запаздывающего репрессилятора с помощью модифицированного алгоритма ГиллеспиПермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия, 614013, Пермь, ул. Профессора Поздеева 11, +7 (342) 2-391-414, maxim.buzmakov97@gmail.com, dmitribratsun@rambler.ru 1 стр. (принято к публикации)Репрессилятор [1] был первым объектом синтетической биологии, но он до сих пор привлекает внимание исследователей. В [1] была теоретически смоделирована, а затем экспериментально сконструирована плазмида из трёх разных генов lacI, λcI и tetR, которые имеют естественное происхождение, но в такой комбинации в природе не встречаются. Промотор каждого гена контролирует следующий за ним цистрон через отрицательную обратную связь, подавляя экспрессию соседа, что приводит к возбуждению колебаний. В [2] впервые была предложена модель репрессилятора, у которого имеются запаздывания по времени во всех звеньях регуляторной цепи. Запаздывание может быть как естественным, т.е. возникать во время транскрипции/трансляции генов, так и искусственным. В рамках детерминистского описания были изучены надкритические динамические режимы работы репрессилятора. Кроме предельного цикла, отвечающего последоватльным пульсациям уровня белков, в системе обнаружено медленное многообразие. Долгоживущий переходный режим, который отвечает многообразию, отражает процесс длительной синхронизации пульсаций в работе отдельных генов. В данной работе свойства запаздывающего репрессилятора рассматриваются в рамках стохастического описания, которое принципиально важно в задачах генной регуляции, когда количество молекул в системе мало. Для проведения численного анализа был использован алгоритм Гиллеспи, который был модифицирован на случай запаздывающих реакций [3]. Показано, что синхронизация в работе трёх генов наступает на два порядка быстрее из–за нелинейного взаимодействия шума и запаздывания. Обнаружены новые динамические явления, которые отсутствуют у репрессилятора при детерминистом описании. Исследование выполнено при финансовой поддержке Правительства Пермского края в рамках научного проекта № C-26/174.2.
Литература 1. Elowitz M.B., Leibler S. A synthetic oscillatory network of transcriptional regulators // Nature Vol. 403, 2000. P. 335-338. 2. Брацун Д.А., Лоргов Е.С., Полуянов А.О. Репрессилятор с запаздывающей экспрессией генов. Часть I. Детерминистское описание // Компьютерные исследования и моделирование Т. 10, № 2, 2018. Стр. 241-259. 3. Bratsun D., Volfson D., Hasty J., Tsimring L. Delay-induced stochastic oscillations in gene regulation // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. Vol. 102, No. 41, 2005. P. 14593-14598. |
