Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Математическая модель клеточного гомеостаза железа

Материалы по биологии и химии / Исследование системы гомеостаза железа и развития окислительного стресса методами математического моделирования / Математическая модель клеточного гомеостаза железа

Страница 4

.

Первое слагаемое уравнения утверждает, что IRP2 синтезируется с постоянной скоростью. Второе слагаемое утверждает, что скорость деградации пропорциональна количеству IRP2 с константой скорости деградации, зависящей от внутриклеточного лабильного пула железа.

Скорость синтеза TfR1 описавается следующим уравнением:

.

Предполагается, что TfR1 имеется базальный уровень синтеза αTfR1_1, и скорость синтеза увеличивается до αTfR1_2 когда количество активного IRP1 выше порогового значения θIRP1_TfR1 или количество IRP2 выше порогового значения θIRP2_TfR1. Скорость синтеза ферритина и ферропортина моделируется аналогичным образом.

Результаты численных расчетов.

Рецептор трансферрина второго типа регулируется степенью насыщения трансферрина железом: холотрансферрин ингибирует деградацию TfR2 и, таким образом, повышает стабильность белковой молекулы [21, 22]. Нами было предположено, что этот эффект обусловлен различием в сортировке свободного TfR2, его комплекса с апотрансферрином и комплекса с холотрансферрином в эндосомах. Для проверки этой гипотезы были проведены численные расчеты, которые показали, что этот эффект проявляется за счет увеличения насыщения второго рецептора трансферрином, так как деградации в эндосомах по большей части подвержены свободные рецепторы. Этот механизм не проявляется в случае первого рецептора так как при нормальных условиях он практически полностью насыщен трансферрином. Сравнение расчетов с экспериментом показано на Рис. 5

.

Рисунок 5.

Эффект стабилизации лигандом. На рисунке показаны результаты численных расчетов в сравнении с экспериментальными точками.

Часто во время развития окислительного стресса наблюдается повышение степени насыщения трансферрина железом. Для выяснения динамики системы при изменении степени насыщения трансферрина железом были проведены численные расчеты модели. Кроме того, для выяснения роли рецептора второго типа в этом процессе расчеты велись при наличии и при отсутствии второго типа рецепторов. На Рис.6представлена зависимость равновесной скорости транспорта железа от концентрации холотрансферрина во внеклеточном пространстве. Как видно, при высоком насыщении трансферрина, клетки, экспрессирующие TfR2, потребляют железо значительно быстрее клеток, не экспрессирующих данный тип рецептора. Это объясняется тем, что насыщение TfR1-зависимой системы происходит ещё при малых степенях насыщения трансферрина.

Рисунок 6.

Результаты численных расчетов: зависимость равновесной скорости транспорта железа в клетку от концентрации холотрансферрина вне клетки. Красная кривая - при наличии TfR2, синяя при отсутствии.

Кроме того, такая активация TfR2 системы транспорта при повышении насыщения трансферрина и высокая константа диссоциации TfR2 трансферринового комплекса приводит к усилению транспорта трансферрина в клетки, что в литературе известно как явление бифазного захвата трансферрина клетками, экспрессирующими второй тип рецептора. Этот эффект может обуславливать падение уровня трансферрина в плазме крови, что иногда наблюдается во время развития окислительного стресса. На Рис 7.