Работа выполнена Пыловой НатальейКафедра генетики

Моделирование кинетики индуцибельных белковых комплексов

SOS-системы бактерий E.coli.

Введение.

Цель данного моделирования – описать кинетику белковых комплексов SOS-системы, участвующих в реализации механизма TLS.

LexA – репрессор генов, входящих в SOS-регулон.

RecA* - обладает протеазной активностью.UmuD2C– позволяет осуществить процесс TSL.UmuD’DC –

ингибирует мутагенез.UmuD2C – снижает корректорские функцииДНК-полимеразы III.

Этап 1. Моделирование кинетики образования димеров.

Дифференциальное уравнение, описывающее изменение концентрации димера: d[димер]/dt=V(димер+)-V(димер-),

V(димер+) и V(димер-) – скорости прироста и убывания концентрации соответственно.

Система, описывающая кинетику димеров:d[UmuD2]/dt=ε − υ[UmuD2][Lon-протеаза]

d[UmuD2’]/dt= η− φ[UmuD2][UmuD]d[UmuDD’]/dt= μ φ[UmuD2’][UmuD] − ω[ClpXP][UmuDD’]

Параметры системы: ε,υ, η, μ, , φ, ω, [UmuD],

[Lon-протеаза], [ClpXP], [RecA*]Переменные:[UmuD2],[UmuD2’], [UmuDD’].Начальные условия:[UmuD2 ](0) = 1,[UmuD’2] (0) = 0,[UmuDD’] (0) = 0.

UmuD2

UmuD’2

UmuDD’

Время,мин

Решения

20 50

30

8

6

4

2

Этап 2. Моделирование кинетики комплексов SOS-системы.

Дифференциальное уравнение, описывающее изменение концентрации комплекса:

d[комплекс]/dt=V(комплекс+)-V(комплекс-),V(комплекс+) и V(комплекс-) – скорости прироста и убывания концентрации соответственно.

Тогда система будет иметь вид:

d[UmuD2C]/dt= α1[UmuD2][UmuC] − β1[UmuD2C][Lon-протеаза]

d[UmuD2’C]/dt= α2[UmuD2’][UmuC] − β2[UmuD2’C][UmuD]d[UmuDD’C]/dt= α3[UmuDD’][UmuC]+ β2[UmuD2’C][UmuD]−

− β3[UmuDD’C][ClpXP-протеаза]

Параметры: α1,

α2, α3, β1, β2, β3,

[UmuD][Lon-протеаза].Переменные:[UmuD2C], [UmuD2’C],[UmuDD’C][UmuD2], [UmuD2’], [UmuDD’].Начальные

условия:[UmuD2C](0)=0[UmuD2’C](0)=0[UmuDD’C](0)=0

UmuD2CUmuD2’CUmuDD’C

Время,мин

Решения

12040

20

4

2

8

Выводы. Моделирование кинетики белковых

комплексов позволяет проследить, как изменится их концентрация при изменении индуцирующего фактора.

(Например, при изменении концентрации действующего вещества или его замене другим). Кроме того, механизм SOS-репарации лежит в

основе возникновения устойчивости болезнетворных бактерий к антибиотикам. И поэтому очень важно знать, с какой скоростью меняются концентрации белков SOS-регулона и к каким последствиям это приведёт, чтобы создать лекарство, которое бы замедляло процесс возникновения устойчивости и было безопасным для человека.

Список использованной литературы:

О. В. Белов: «Моделирование кинетики индуцибельных белковых комплексов SOS-системы бактерии E.coli, осуществляющих процесс TLS».

В. Ю. Ушаков: «SOS-система репарации ДНК у бактерий»(обзорная статья)

Спасибо за внимание!