УЧЕНЫЕ ИЦИГ СО РАН ИЗУЧАЮТ ХАОС ВНУТРИ КЛЕТОК

Модель, построенная новосибирскими исследователями, может помочь разобраться в причинах возникновения таких нейропсихических заболеваний, как аутизм, эпилепсия, болезнь Паркинсона и другие.

В федеральном исследовательском центре «Институт цитологии и генетики СО РАН» развивается новая научная дисциплина – математическая биология. В частности, сотрудники лаборатории молекулярно-генетических систем д.б.н. Тамара Хлебодарова и д.б.н. Виталий Лихошвай исследуют биологические системы во всех их аспектах методом математического моделирования. Рассматривая организмы как динамические саморазвивающимися системы, ученые отмечают их внутреннюю неустойчивость. Хаос возникает из-за регуляторных механизмов по типу обратной связи, в том числе и на молекулярно-генетическом уровне, а также запаздывания регуляторных сигналов: от их генерации до воздействия на мишень проходит некоторое время.

Однако клетка, несмотря на внутреннюю неустойчивость, эволюционно решила проблему стабилизации своей структуры и функционала. Каким образом – как раз и пытаются понять сотрудники лаборатории. Свежие результаты изложены в статье, вышедшей в научном журнале «Molecular Psychiatry».

– Эта статья продолжает цикл наших исследований, изучения взаимосвязей между структурно-функциональной организацией системы и ее динамическими свойствами, – рассказала Тамара Хлебодарова. – Мы исследовали методом математического моделирования процесс локальной трансляции, протекающий в синапсе.

Синапсом называют часть клетки, через которую происходит контакт между нейроном, передающим электрический сигнал, и другой клеткой – например, вторым нейроном, принимающим сигнал, или клеткой мышечной ткани, приводимой в действие этим сигналом. Использование в качестве модели синапса, а не клетки в целом, позволило ученым рассмотреть лишь часть процесса. Благодаря такому упрощению модели результаты будут более четкие, уверен Виталий Лихошвай:

– Если мы попробуем описать клетку во всем ее многообразии, которое придумала природа, нам придется сделать модель, учитывающую так много параметров, что мы никогда не получим результат.

Чем же важна модель именно этой части клетки и процессов, в ней протекающих? На ней основана работа нашей нервной системы и мозговая деятельность, связанная в том числе и с процессами формирования памяти. Существует предположение, что ряд нейропсихических заболеваний (аутизм, эпилепсия, болезнь Паркинсона и др.) связан с нарушениями в работе синапсов пирамидальных клеток мозга.

В опубликованной в журнале «Molecular Psychiatry» статье новосибирские ученые высказали гипотезу, что причиной заболеваний, связанных с нарушением работы синапсов, может быть динамический хаос в системе локальной трансляции. Это предположение требует дополнительной проверки, но если оно подтвердится, то построенная модель поможет разобраться в природе нарушений и найти эффективные способы их устранения.

По информации пресс-службы ФИЦ «ИЦИГ СО РАН»

Комментарии: