- •Содержание
- •Глава 1. Обзор литературы 11
- •Глава 2. Построение модели. 39
- •Глава 3. Результаты численного моделирования. Активность одиночного RyR-канала при стационарных условиях 79
- •Введение
- •Глава 1. Обзор литературы
- •1.1 Механизмы сокращения клеток сердечной мышцы
- •1.2 Рианодиновый рецептор – основной элемент управления кальциевой динамикой в клетке
- •1.3 Эксперименты по изучению изолированных RyR-каналов
- •1.4 Модели функционированияRyR-каналов
- •Стохастическая динамика и электронно-конформационные взаимодействия в белках
- •1.7 Модели «общего пула»
- •1.8. Теория локального контроля
- •1.9 Моделирование активности клеток водителей сердечного ритма
- •1.9.1 Современные представления об авторитмической активности пейсмейкеров
- •1.9.3 Модель Мальцева-Лакатты
- •Глава 2. Построение модели.
- •2.1 Электронно-конформационная модель RyR-канала
- •2.1.1 Гамильтониан канала
- •2.1.2. Конформационный потенциал
- •2.1.3 Влияние уровняtrans[Ca] на форму конформационного потенциала RyR-канала
- •2.1.4. Структурные изменения канала в электронно-конформационной модели
- •2.1.5 Динамика конформационной координаты
- •2.1.6 Динамика электронной степени свободы
- •2.1.7 Инактивационое состояние RyR-канала
- •2.1.9 Эффекты туннелирования
- •2.1.10 Проницаемость RyR-канала
- •2.2.1 Электронно-конформационная модель решетки RyR-каналов
- •2.2.1.1 Гамильтониан решетки RyR-каналов
- •2.2.2 Схема динамики RyR-каналов в решетке высвобождающей единицы
- •2.2.3 Сопряжение динамики RyR-каналов с динамикой кальция в отделах высвобождающей единицы
- •2.3 Методы численной реализации модели
- •2.3.1 Метод Эйлера-Марайамы
- •2.3.2 Реализация электронных и туннельных переходов. Метод Монте-Карло
- •2.3.3 Численная схема для эк-модели RyR-канала
- •2.4 Описание программного комплекса
- •2.5 Заключение
- •Глава 3. Результаты численного моделирования. Активность одиночного RyR-канала при стационарных условиях
- •3.1 Анализ временных зависимостей конформационной координатыQ
- •3.2 Медленная конформационная динамика RyR-канала
- •3.2.1 Параметр эффективного трения г. Конформационная динамика RyR-канала
- •3.2.2 Влияние коэффициента упругости каналаK на форму конформационного потенциала
- •3.2.3 Зависимость конформационного потенциала от параметра электронно-конформационного взаимодействияа
- •3.3 Стохастическая динамика RyR-канала. Быстрые переходы
- •3.3.1 Кинетические характеристики динамики RyR-канала
- •3.3.2 Зависимость вероятности электронных переходов отcis[Ca]
- •3.4 Активация одиночного канала
- •3.5 Исследование процесса закрытия RyR-канала
- •3.6 Процесс адаптации RyR-каналов к продолжительной стимуляции
- •3.7 Динамика одиночного RyR-канала при установившемся уровне cis[Ca]
- •3.7.1 Зависимость активности RyR-канала от времени
- •3.7.2 Зависимость активности RyR-канала от уровня cis[Ca]
- •3.8 Заключение
- •4.1 Анализ модели высвобождающей единицы
- •4.1.1 Процессы открытия и закрытия каналов в высвобождающих единицах.
- •4.1.2 Анализ кооперативной динамики RyR-каналов в кластере
- •4.2.1 Высвобождающая единица как самоподдерживающийся кальциевый осциллятор
- •4.2.3 Влияние взаимодействия междуRyR-каналами на стабильность осцилляций системы
- •4.2.3 Эффект случайной остановки автоколебаний
- •4.2.3.1 Форма и устойчивость кластеров открытых каналов
- •4.2.3.2 Характерное время перехода в стационарное состояние
- •4.3 Заключение
- •Заключение
- •Список литературы
- •Основные публикации по теме диссертации
Основные публикации по теме диссертации
Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях:
А1. Рывкин А.М. Электронно-конформационная теория функционирования рианодиновых каналов в клетках водителей сердечного ритма // Вестник уральской медицинской академической науки, 2013. – №2. – С. 54-58
А2. Рывкин А.М. Моделирование автоволновой кальциевой динамики в кар-диомиоцитах в рамках электронно-конформационной теории / А.М. Рывкин, А.С. Москвин, О.Э. Соловьева, В.С. Мархасин // Доклады Академии Наук, 2012. – Т. 444, №5. – С. 572-579
А3. Moskvin A.S. Electron-Conformational Transformations in Nanoscopic RyR Channels Governing Both the Heart’s Contraction and Beating / Moskvin A.S., Ryvkin A.M., Solo-vyova O.E., Markhasin V.S. // Pis’ma v ZhETF, 2011. – Vol. 93 (7). – P. 446-452
Статьи в ведущих зарубежных научных журналах и изданиях:
А4. Ryvkin A. M. Electron-Conformational Model of SR-Based Ca2+ Clock Mode / A. M. Ryvkin, A. S. Moskvin, O. E. Solovyova, V. S. Markhasin // Biophysical Journal, 2010. - Vol. 98(3). - P. 336a
А5. Ryvkin A.M. Analysis of the RyR-Channel Stochastic Dynamics in the Electron-Con-formational Model / A.M. Ryvkin, A.S. Moskvin, O.E. Solovyova // Proceedings of The Physiological Society, 2009. – Vol. 15. P. D1
А6. Moskvin A.S. Stochastic Dynamics of Release Unit in a Cardiac Cell in Electron-Con-formational Model / A.S. Moskvin, A.M. Ryvkin, O.E. Solovyova, V.S. Markhasin // Biophysical Journal, 2009. - Vol. 96(3) - P. 518a
А7. Moskvin A.S. Spark Generating Stochastic Dynamics of Release Unit in a Cardiac Cell / A.S. Moskvin, A.M. Ryvkin, O.E. Solovyova, V.S. Markhasin, P. Kohl // Biophysical Journal, 2008. - Vol. 94 (2) - P. 312a
Материалы конференций:
А8. Рывкин А.М. Моделирование динамики ионных каналов в кардиомиоците в рамках электронно-конформационной теории / А.М. Рывкин, Н.М. Зорин, А.С. Москвин // XIII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного сос-тояния вещества: тезисы докладов. - Екатеринбург, 2012. - С. 256
А9. Ryvkin A.M. Modelling the Autooscillatory Calcium Dynamics in Sinoatrial Node Cell in the Framework of Electron-Conformational Model / A.M. Ryvkin, A.S. Moskvin, O.E. Solovyova, V.S. Markhasin // “Biological Motility – Fundamental and Applied Science”: Abstracts. - Puschino, 2012. - P. 172-174
А10. Рывкин А. М. Электронно-конформационная модель молекулярных нанокластеров / А. М. Рывкин, А.С. Москвин // 13я Международная зимняя школа физиков-теоретиков "Коуровка": сборник тезисов. – Екатеринбург, 2010. - С. 87
А11. Рывкин А. М. Моделирование автоволновой динамики клеток сердечного ритма / А.М. Рывкин // 17я Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых: сборник тезисов. – Екатеринбург, 2011. - С. 407
А12. Ryvkin A.M. Electron-Conformational Model of SR-based Ca2+ Clock Mode in Sinoatrial Cells / A.M. Ryvkin, A.S. Moskvin, O.E. Solovyova, V.S. Markhasin // «New Horizons in Calcium Signaling»: Abstracts. - Beijing, China, 2010. - P. 175
А13. Ryvkin A.M. RyR-Channel Stochastic Dynamics in the Electron-Conformational Model. Kinetic Parameters / A.M. Ryvkin, A.S. Moskvin, O.E. Solovyova, V.S. Markhasin// International Conference "PhysCell 2009 - From the edge to the heart": Abstract Book. - Primoshten, Croatia, 2009. – P. 222
А14. Ryvkin A.M. Electron-Conformational Model of the Ryanodine Channel in a Cardiac Cell. Kinetic Properties / Ryvkin A.M., Moskvin A.S. // International Conference on Interdisciplinary Mathematical and Statistical Techniques: Abstract book. - Plzen, Czech Republic, 2009. - P. 68
А15. Рывкин А. М. Анализ результатов моделирования стохастической динамики ионных каналов в кардиомиоците в рамках электронно-конформационной теории / А. М. Рывкин, А.С. Москвин, О.Э. Соловьева // Межвузовская конференция "СПИСОК-2009", УрГУ: тезисы докладов. - Екатеринбург, 2009. – С. 93-96
А16. Moskvin A.S. Modelling the Gating of the Cardiac Ryanodine Channel / A.S. Moskvin, A.M. Ryvkin, O.E. Solovyova, V.S. Markhasin // Conference “Mathematics. Computing. Education”: Abstract book. - Pushchino, 2009. - P. 116
А17. Moskvin A.S. Electron-Conformational Model of Molecular Nanoclusters / A.S. Moskvin, A.M. Ryvkin, A.V. Korolev // 3rd International Advanced Scool: Molecular Switching and Functional Materials & 5th International Symposium on Molecular Materials: Electronics, Photonics and Spintronics: Abstract book. - Universite de Rennes, France, 2009. - P. 96
А18. Moskvin A.S. Novel Stochastic Model for Calcium Release Unit in Cardiomyocite / A.S. Moskvin, A.M. Ryvkin, O.E. Solovyova, V.S. Markhasin // Biological Motility. Achievements and Perspectives: Abstracts. - Pushchino, 2008. - P. 176