Модель клеточного цикла

Мини курсовая
«Модель
клеточного
цикла»
Выполнили:
Дубянская Евгения ,
Хомич Дарья
Цикл клеточного деления
Клеточный
цикл –цикла
процесс,
при которомтаким
клетка
дублирует
Контроль
клеточного
осуществляется
образом,
чтосвое
размер
содержимое
и
делится
на
две
части.
отдельных клеток остается примерно одинаковым.
Процессы роста клетки
хромосомный цикл
 Удваивается
содержимое ядра
 Процесс требует
большой точности
цитоплазматический цикл
 Дублируется
цитоплазматический
материал
 Процесс не требует
такой большой точности,
как в хромосомном
цикле
В зрелых организмах эти процессы скоординированы, так что
отношение массы ядра к массе клетки остается постоянным
Контрольная точка G1(Start)


Точки в которых
заканчивается одна
фаза, и начинается
другая называются
контрольными
Start - особая
контрольная точка
клеточного цикла, в
которой заканчивается
рост (G1 фаза) и
начинается процесс
синтеза ДНК.
Основа системы контроля
клеточного цикла
Основные белки-ферменты,
регулирующие клеточный цикл
Циклин-зависимые
протеинкиназы (Cdk)
индуцируют
последовательность
процессов путем
фосфорилирования
отдельных белков.
Циклины
связываются с молекулами
Cdk и контролируют их
способность к
фосфорилированию
Контроль выхода клетки из G1 и G2 фаз осуществляют
промотор-фактор S-фазы (SPF) и промотор-фактор
M-фазы (MPF)
Start
Важнейшие события:
Cdk (Cdc28)+ циклин (Clb5 либо Clb6)
 синтез ДНК
 почкообразование
Cdk + циклин (CLN1 или CLN2)
Они быстро деградируют, но их уровень регулируется
транскрипцией.
они накапливаются
ассоциируются с Сdc28
активируют собственные транскрипционные факторы
поэтому скорость их образования увеличивается.
 Транскрипция
контролируется двумя
факторами: SВF и MВF.
 Cdc28 c циклином Cln3 скорее всего
активирует SВF и MВF.
Эти положительные обратные связи приводят к автокаталитическому производству циклинов, обеспечивающему
прохождение клеткой Старта.
Модель процесса

Фактор транскрипции SВF
Sa в активном состоянии

Фактор транскрипции активируется
циклином Cln,
который называется N

Si в неактивном
и стартерной киназой
(Cdc28-Cln3),
обозначаемой A.
Фактор транскрипции инактивируется другим
ферментом, фосфатазой, обозначаемой E
 Циклин
образуется в результате активации
SBF и деградирует естественным путем:
k
k
Sa 
N 
1
2
 SВF
активируется циклином и стартерной
киназой, а инактивируется фосфатазой:
k
k
Si
Si  N  A 
S a и Sa  E 
 Следовательно, получаем:
3
k1[ Sa ]
dN

 k2 [ N ]
dt ks  [ Sa ]
d [Sa ]
[ Si ]
[ Sa ]
 k3 [ A]  [ N ]
 k4 [ E ]
dt
ki  [ S i ]
ka  [ S a ]
4
 Предполагаем,
что [Sa] + [Si] = C = const.
Тогда в безразмерных переменных
[Sa] = Cs, N = k1/k2n и t = τ/k2 получаем:
dn
s

n
d  s  s
ds
s
 (   n ) 1  s  
 1  s
d
a  s
i
Где:
k [ A]
 3
k2C
kk
  32 1
k2 C

k4 [ E ]
k2C
κs = ks/C, κi = ki/C и κa = ka/C
Изоклины
Для
Для относительно
относительно небольших
больших значений

значений
параметра αα
параметра
dn
 0 (зелёная)
d
ds
ИВК: d  0 (оранжевая)
ИГК:
α=3,8
α=2,5
Фазовый портрет

Для
Для «больших»
«маленьких»
клеток
клеток
(α=3,8)
(α=2,5)
Игрушечная модель старта и
финиша
Где X – циклин/Сdk димер
Y – Cdh1/APC комплекс
k n – константы скорости соответствующих реакций
J m – константы Михаэлиса-Ментен




Предпологаем, что циклин синтезируется в цитоплазме, где
комбинируется с избытком Cdk в димер. Готовый димер направляется в
ядро.
Внутри ядра активность циклин /Cdk пропорциональна m X
APC находятся в избытке
общая концентрация CDH1 постоянна и равна 1.
Нуль-изоклины
G1
X=0,0995
Y=0,3619
m=0,3
S-G2-M
m=0.6
ИВК:
X
(оранжевая линия),
ИГК:
(зеленая),
,
m=0,6
 Кинетика
Фазовый портрет
для циклин/Сdk
Cdh1/APC комплекса
димера (X)
(Y)
m=0,3

Фазовый
Кинетикапортрет
для циклин/Сdk
Cdh1/APC комплекса

Кинетика
для
димера (X)(Y)

Включаем в модель фактор, активирующий Apc (A):

И принимаем во внимание то, что масса клетки может
меняться :
Тут m* максимальный размер клетки, при котором она
ещё может расти;
μ – удельная скорость роста, когда m<< m*
Фактор,
активирующий
Apc
Cdh1/APC комплекс
циклин/Сdk димер