Русская версия English version   
Том 15   Выпуск 2   Год 2020
Трансформация ДНК, эпигенетический ландшафт клеток и динамика открытых комплексов в развитии рака

Наймарк О.Б.1, Баяндин Ю.В.1, Белоглазова Ю.А.2, Гагарских О.Н.2, Гришко В.В.2, Никитюк А.С.1, Воронина А.О.2

1Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, Россия
2Институт технической химии УрО РАН, Пермь, Россия

Аннотация. Методы статистической термодинамики применены для мезоскопического описания трансформаций ДНК, обусловленных коллективными модами дисторсии (открытыми комплексами) - разрывами водородных связей между комплементарными парами оснований. Описания снованы на сочетании мезоскопических представлений динамики ДНК (модель Пейрара-Бишопа) и полевых представлений (обобщение подхода Гинзбурга-Ландау) для анализа коллективной динамики открытых комплексов в ансамбле ДНК. Динамика коллективных мод связывается с различными сценариями экспрессии генов, соответствующими статистически обоснованному виду неравновесного потенциала (эпигенетическому ландшафту), который отражает статистически установленные закономерности критичности (структурно-скейлинговые переходы) в среде с мезоскопическими дефектами (открытыми комплексами). Принципиальное различие рассматриваемых мезоскопических и полевых представлений обусловлено условиями «термализации»: термическими флуктуациями при инициировании ансамбля конечно-амплитудных мод открытых комплексов в молекуле ДНК (бризеров) и механобиологическими свойствами, обусловленными значениями параметра структурного скейлинга, определяющего взаимодействие в ансамбле открытых комплексов и формирование коллективных мод. Показано, что коллективные моды открытых комплексов имеют природу автомодельных решений (бризеров, автосолитонных мод и диссипативных структур обострения) полученных эволюционных уравнений для соответствующих переменных, характеризующих открытые комплексы. Коллективные моды представляют фазовые координаты соответствующих аттракторов нелинейной системы, определяющих различную динамику экспрессии и множественную метастабильность эпигенетического потенциала (диаграммы Хуанга для экспрессии генов). Установлено   существование качественно различных сценариев экспрессии, соответствующих динамике нелинейной системы в присутствие установленных аттракторов, которые могут быть ассоциированы с динамикой нормальных и раковых клеток. Показано соответствие установленных сценариев динамики экспрессии данным лазерной интерферометрии прижизненной динамики нормальных и раковых клеток. 

Ключевые слова: динамика открытого комплекса, критичность, эпигенетика, лазерная микроскопия, нормальные и раковые клетки.
Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2020;15(2):251-267
doi: 10.17537/2020.15.251
опубликована на англ. яз.

Аннотация (англ.)
Аннотация (рус.)
Полный текст (англ., pdf)
Список литературы

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2022