Мини курсовая «Модель клеточного цикла»

Мини курсовая «Модель клеточного цикла»Выполнили:Дубянская Евгения ,Хомич Дарья

Цикл клеточного деления

Клеточный цикл – процесс, при котором клетка дублирует свое содержимое и делится на две части.

Контроль клеточного цикла осуществляется таким образом, что размер 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

связываются с молекулами Cdk и контролируют их способность к фосфорилированию

Основные белки-ферменты, регулирующие клеточный

цикл

Циклин-зависимые протеинкиназы (Cdk)

Циклины

индуцируют последовательность процессов путем фосфорилирования отдельных белков.

Контроль выхода клетки из G1 и G2 фаз осуществляют промотор-фактор S-фазы (SPF) и промотор-фактор M-фазы (MPF)

StartВажнейшие события: синтез ДНК почкообразование

Cdk (Cdc28)+ циклин (Clb5 либо Clb6)

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 автоката-литическому производству циклинов, обеспечивающему прохождение клеткой Старта.

Модель процесса Фактор транскрипции SВF

Фактор транскрипции активируется

Фактор транскрипции инактивируется другим ферментом, фосфатазой, обозначаемой E

Sa в активном состоянии Si в неактивном

и стартерной киназой (Cdc28-Cln3), обозначаемой A.

циклином Cln, который называется

N

Циклин образуется в результате активации SBF и деградирует естественным путем:

SВF активируется циклином и стартерной киназой, а инактивируется фосфатазой:

Следовательно, получаем:

и

12

[ ] [ ][ ]a

s a

k SdN k Ndt k S

3 4[ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ][ ] [ ]

a i a

i i a a

d S S Sk A N k E

dt k S k S

21 kka NS

ak

i SANS 3 ik

a SES 4

s

dn s nd s

3

2

[ ]k Ak C

3 122

k kk C

4

2

[ ]k Ek C

κs = ks/C, κi = ki/C и κa = ka/C

Где:

Предполагаем, что [Sa] + [Si] = C = const. Тогда в безразмерных переменных [Sa] = Cs, N = k1/k2n и t = τ/k2 получаем:

ss

s1is1)n(

dds

a

α=3,8

Изоклины Для относительно больших значений

параметра α Для относительно небольших

значений параметра α

α=2,5

ИГК: (зелёная)0ddn

ИВК: (оранжевая)0dds

Фазовый портрет Для «больших» клеток (α=3,8) Для «маленьких» клеток (α=2,5)

Игрушечная модель старта и финиша

Где X – циклин/Сdk димер Y – Cdh1/APC комплекс – константы скорости соответствующих реакций – константы Михаэлиса-Ментен

nkmJ

Предпологаем, что циклин синтезируется в цитоплазме, где комбинируется с избытком Cdk в димер. Готовый димер направляется в ядро.

Внутри ядра активность циклин /Cdk пропорциональна APC находятся в избытке общая концентрация CDH1 постоянна и равна 1.

Xm

Нуль-изоклины

X

G1

m=0,3

m=0.6

S-G2-M

ИВК: (оранжевая линия), ,

ИГК: (зеленая),

X=0,0995Y=0,3619

m=0,6 Фазовый портрет Кинетика для Cdh1/APC комплекса (Y) Кинетика для циклин/Сdk димера (X)

m=0,3 Фазовый портрет Кинетика для Cdh1/APC комплекса (Y) Кинетика для циклин/Сdk димера (X)

Включаем в модель фактор, активирующий Apc (A):

И принимаем во внимание то, что масса клетки может меняться :

Тут максимальный размер клетки, при котором она ещё может расти;μ – удельная скорость роста, когда m<<

*m

*m

Фактор, активирующий Apc

Cdh1/APC комплекс

циклин/Сdk димер