045. Модель центрального регуляторного контура одной многокомпонентной генной сети

В состав периферической нервной системы дрозофилы входят макрохеты, выполняющие функцию механорецепторов. Каждый механорецептор состоит из четырех клеток, происходящих путем серии делений единственной родительской клетки. Характеристический признак родительской клетки – максимальное относительно клеток окружения содержание белков AS-C, кодируемых одноименным генным комплексом. Совокупность молекулярно-генетических факторов, определяющих экспрессию генов комплекса и их взаимодействия, составляет центральный регуляторный контур (ЦРК) генной сети, поддерживающей развитие механорецептора. Экспериментально показано, что наработка и деградация белков AS-C контролируется двумя путями: авторегуляторно (воздействием на активность генов одноименного комплекса собственными белками) и трансрегуляторно — процессами с участием ряда других генов через каскад соответствующих белков.
С учетом этих данных проведено математическое моделирование динамики изменения концентрации белков AS-C в родительской клетке механорецептора. В рамках рассматриваемой модели функционирование ЦРК описывается нелинейной несимметричной динамической системой из шести уравнений.
Показано, что динамика системы характеризуется числом стационарных точек, не превышающих пяти, а график поведения системы имеет трехступенчатый вид.
Существенно, что предложенная математическая модель исключает возможность возникновения в ЦРК циклических процессов. С биологической точки зрения это означает, что функционирование ЦРК обеспечивает только направленное нарастание содержания белков AS-С до значений, критичных для установления статуса клетки как родительской, после чего следует падение концентрации белков и переход клетки в состояние деления. При соответствующем подборе параметров модель адекватна имеющимся экспериментальным данным.