Математическое моделирование вариабельности фаз клеточного цикла

• Автор: Мустафин, Алмаз Тлемисович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .

Глава I. Современные представления о временной

организации клеточного цикла .

1.1. Основные экспериментальные данные .

1.2. Феноменологические подходы к описанию вариабельности интермитотического времени

1.3. Представления о динамических моделях клеточного цикла и основные пути

стохастизации динамических систем .

Иллюстрации

Глава 2. Математическая модель мембранного

митотического осциллятора .

2.1. Перекисное окисление липидов
и клеточное деление .
2.2. Основные реакции окисления
липидов в биологических мембранах .
2.3. Система кинетических уравнений
перекисного окисления липидов .
2.4. Современные представления о физической организации плазматической мембраны.
2.5. Параметрический анализ
митотического осциллятора .
Иллюстрации .
Глава 3. Флуктуации длительности клеточного цикла
в рамках динамической тдели деления
3.1. Учет флуктуаций в модели
мембранного осциллятора .
3.2. Результаты расчетов и обсуждение
3.3. Связь развиваемого подхода к описанию вариабельности с трактовками других моделей
Иллюстрации
Глава 4. Теоретические возможности синхронизации клеточных делений с точки зрения модели мембранного осциллятора .
4.1. Проблема получения длительно существующих синхронных популяций клеток .
4.2. Автосинхронизация .
4.3. Синхронизация внешним
периодическим воздействием
Иллюстрации .
Заключение
Литература


Чтобы представить себе конкретно масштаб вариабельности времени цикла и степень корреляции интермитотических времен клеток различной степени родства, приведем некоторые цифры из работы Ван Зоэлена с сотр. Ыеиго2А . Были проследены генетические деревья, восходящие к клеткам в четырех поколениях. Среднее время между митозами равнялось 7, часа со стандартным отклонением 0, час, то есть вариации времени клеточного цикла составляют в данном случае около . Средняя абсолютная разность между продолжительностями циклов клетоксестер составляет 0, час, та же величина, соответственно, для двоюродных, троюродных и неродственных клеток равна 0,, 0, и 1, час. Можно видеть, что корреляция в продолжительности клеточных циклов для родственных клеток существует, причем находится в прямой зависимости от степени родства. Как следует из перечисленных экспериментов, использующих метод киносъемки, распределение клеток по временам цикла одномодально, т. Тем не менее есть указания на то, что упомянутое распределение может быть полимодальным. В работах Клевеча с соавт. У показано, что распределения времен циклов, построенные по данным видеомагнитных записей, обнаруживают ряд последовательных затухающих максимумов, отстоящих друг от друга на 4 часа, причем главный, первый, максимум соответствует 8 час. Клевеч делает вывод о квантованности времени клеточного цикла для V в том смысле, что это время всегда должно быть кратно в среднем только целому числу так называемых субциклов, длительность которых равна 4 часам. Минимальная яе длительность клеточного цикла определяется двумя субциклами. Следует заметить, что подобное квантование времени генерации не обнаружено ни в каких, даже специально поставленных, экспериментах 5бна других клетках млекопитающих и при тщательной математической обработке полученных данных. Для выяснения вклада отдельных фаз в полную вариабельность времени клеточного цикла необходимо, помимо митоза, иметь второй временной маркер, которым может служить, например, синтез ДНК. Использование авторадиографии,в совокупности с изучением кинетики десинхронизации, позволяет исследовать вариабельность отдельных фаз цикла. Рассмотрим сначала циклирующие клетки. Анализ кривой меченых митозов показал , что продолжительности Б и 2 Фаз являются довольно стабильными характеристиками данного типа клеток и слабо варьируют, в то время как флуктуации длительности всего периода определяются главным образом колебаниями фазы . Так, Блэр и РотиРоти показали на клетках ОНО синхронизированных митотическим отбором, что кривые появления ДНКсинтезирующих клеток и появления митозов почти совпадают по форме, но сдвинуты друг относительно друга на фиксированный временной интервал равный длительности Б м фаз. Аналогичный результат получен для клеток ЫН1К, экспоненциально растущих в среде с сыворотки . Для этого можно использовать понятие о так называемой точке ограничения н точка, введенной Парди в г. Попадая в субоптимальные условия культивирования в первых опытах Парди это были нехватка сыворотки, изолейцина или глутамина клетки сирийского хомячка ВНКС и Л РУВНК переходили в состояние покоя. Добавление недостающих питательных веществ приводило к восстановлению синтеза ДНК всегда через 8 час. Из этого Парди сделал вывод о существовании такого момента к внутри фазы , когда клетка принимает решение перейти в состояние покоя или продолжить пролиферацию. Строго говоря, описанные опыты и их интерпретация относятся не к циклирующим клеткам, а к процессу перехода клеток из состояния покоя к пролиферации. Однако идея о наличии н точки была перенесена и на непрерывно делящиеся клетки. Более того, было предположено, что и вариабельность длительности фазы определяется ее участком от митоза до й точки. Эта гипотеза проверялась в нескольких работах. Важно, что авторы имели дело с невозмущенной популяцией клеток, т. ДНК как функции времени после устранения сыворотки из среды культивирования и не требует предварительной синхронизации клеток.