моделирование роста и деления прионных агрегатов в клетках

МОДЕЛИРОВАНИЕ РОСТА И
ДЕЛЕНИЯ ПРИОННЫХ АГРЕГАТОВ
В КЛЕТКАХ ДРОЖЖЕЙ
Дмитрий Кузьминов
руководители Олег Тарасов
Станислав Бондарев
08.06.2013
ПРИОННЫЕ СТРУКТУРЫ В
КЛЕТКАХ ДРОЖЖЕЙ,
БЕЛОК SUP35 И
ФОРМИРОВАНИЕ
ПРИОНА [PSI+]
2
Прион
+
[PSI ]
в клетках дрожжей
Прионы — аномальные трехмерные
структуры белка
3
Прион
+
[PSI ]
в клетках дрожжей
4
Прион
+
[PSI ]
в клетках дрожжей
• Дрожжи: белок Sup35: фактор терминации
трансляции
• [psi-]: клетки, свободные от приона
• [PSI+]: клетки, содержащие прион
5
Прион
+
[PSI ]
в клетках дрожжей
6
Модель передачи прионов
посредством деления клетки
•
•
•
•
Создание мономеров
Налипание мономеров на семя
Разламывание фибриллы
Деление клетки
7
Биологи о математике
𝑑[𝑥]
= 𝛼 − 𝛽 𝑥 𝑦 − 𝑅[𝑥]
𝑑𝑡
𝑑[𝑦]
= 𝛾 𝑧 − 𝑅[𝑦]
𝑑𝑡
𝑑[𝑧]
= 𝛽 𝑥 𝑦 − 𝑅[𝑧]
𝑑𝑡
[psi-]:
𝑥 =
[PSI+]: 𝑥 =
𝛼
𝑅
𝑅2
𝛽𝛾
𝑦 =0
𝑦 =
𝛼𝛾
𝑅2
−
𝑧 =0
𝑅
𝛽
𝑧 =
𝛼
𝑅
−
𝑅2
𝛽𝛾
Motomasa Tanaka. The physical basis of how prion conformations determine strain
phenotypes
8
ИССЛЕДОВАНИЕ
ОБРАЗОВАНИЕ [PSI+]
ГОМОЛОГАМИ SUP35
Серия экспериментов с гомологами
Sup35
•
•
•
•
Wild Type
Wild Type + GuHCl (хлорид гуанидина)
Wild Type + Sup35 M1 (не садится на прион)
Wild Type + Sup35 M2 (садится, но не так, как WT)
10
Потеря приона в экспериментах с
разными гомологами
11
Математики о биологии
𝑑[𝑥]
= 𝛼 − 𝛽 𝑥 𝑦 − 𝑅[𝑥]
𝑑𝑡
𝑑[𝑦]
= 𝛾 𝑧 − 𝑅[𝑦]
𝑑𝑡
𝑑[𝑧]
= 𝛽 𝑥 𝑦 − 𝑅[𝑧]
𝑑𝑡
[psi-]:
𝑥 =
[PSI+]: 𝑥 =
𝛼
𝑅
𝑅2
𝛽𝛾
𝑦 =0
𝑦 =
𝛼𝛾
𝑅2
−
𝑧 =0
𝑅
𝛽
𝑧 =
𝛼
𝑅
−
𝑅2
𝛽𝛾
12
Модель нестабильности приона
• Wild Type prion: weaktype
• WT + M2: резкое
снижение скорости
налипания
• Разламывание фибриллы
• Преобразование в strongtype
13
Результаты эксперимента
(качественные)
14
Результаты эксперимента
(количественные)
15
Результаты эксперимента
(количественные)
• К сожалению, на сегодняшний момент
слишком мало данных для построения
статистической гипотезы
• Сейчас эксперимент находится на стадии
сбора количественных данных
16
ВОПРОСЫ?
17