МОДЕЛИРОВАНИЕ ПУРИНЕРГИЧЕСКОГО СИГНАЛЬНОГО КАСКАДА ВКУСОВЫХ КЛЕТОК.
Вкусовые клетки млекопитающих экспрессируют метаботропные пуринорецепторы P2Y типа, сопряженные с фосфоинозитидным каскадом (G-белок – фосфолипаза С – продукция IP3 – активация IP3-рецептора-мобилизация Са2+). Нами были исследованы ответы вкусовых клеток на ряд агонистов P2Y рецепторов в широком диапазоне концентраций (до 5 порядков) и получены кривые доза-ответ для различных агонистов и антагонистов. Полученные фармакологические данные свидетельствовали о том, что во вкусовых клетках функционирует рецептор нуклеотидов со свойствами, ранее не описанными для P2Y рецепторов, изученных при гетерологичной экспрессии. Для объяснения экспериментальных фактов была сформулирована гипотеза, согласно которой основные изоформы, экспрессируемые во вкусовых клетках (P2Y2 и P2Y4), функционируют в виде гомо- и гетеродимеров. С целью количественной проверки гипотезы разработана модель пуринергической Са2+ сигнализации в данном типе клеток, которая обеспечивает возможность расчета кривых доза-ответ для различных комбинаций P2Y рецепторов (мономерных и/или димерных). В основе модели лежат экспериментальные факты, согласно которым концентрация Са2+ и кинетика ее изменения в цитоплазме вкусовых клеток определяется четырьмя Са2+ потоками и Са2+ буферными системами цитоплазмы эндоплазматического ретикулума (Рис.1). Оказалось, что модель способна воспроизвести все экспериментальные концентрационные зависимости, но только в случае, если P2Y рецепторы предполагаются функционирующими в виде P2Y2/P2Y2 и P2Y4/P2Y4 гомодимеров и P2Y2/P2Y4. Это является серьезным аргументом в пользу димеризации P2Y рецепторов в специфических условиях цитоплазмы вкусовых клеток.
Рис.1 Упрощенная схема пуринергического сигнального каскада и систем Са2+ гомеостаза вкусовых клеток млекопитающих. Здесь Ga Gbg - субъединицы гетеротримерного G-белка, PLCb2 – фосфолипаза С (b2 изоформа), PIP2 – фосфатидилинозитол дифисфат, SOC – депо-управляемые Са2+ каналы, PMCA – Са2+-АТФаза плазмолеммы, SERCA – ретикулярная Са2+-АТФаза, ER – эндоплазматический ретикулум.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ СА2+ В ЦИТОПЛАЗМЕ КЛЕТОК ВОДОРОСЛИ CHARA В ПРОЦЕССЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ.
Для анализа экспериментальных результатов, полученных при изучении системы ионных каналов, ответственных за электрическое возбуждение плазматической мембраны водоросли Chara, использовалась математическая модель, описывающая динамику внутриклеточного Са2+ в примембранном слое и активацию Cl- каналов ионами Са2+. Для расчета концентрации Са2+ возле Cl- каналов решалась задача диффузии ионов Са2+, входящих из внеклеточной среды через Са2+ каналы, в присутствии подвижного Са2+ буфера. При реалистических параметрах диффузионной системы, включая концентрацию буфера и его афинность к ионам Са2+, удалось получить хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных. В частности, удалось воспроизвести величину и кинетику и Са2+-активируемого Cl- тока. Результаты некоторых расчетов приведены на Рис.2.
Рис.2. (а) - Кинетика изменения относительной концентрации свободного Ca2+ около плазмалеммы. (б) - распределение [Ca2+] в цитоплазме в функции расстояния от мембраны в разные моменты времени (указаны при кривых). Входящий Са2+ ток задан в виде , где
= 8 мс, а значения I0 (A/м2) на рис. а указаны при кривых. Кривые на рис. б получены при I0 = 10 A/м2.