|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Моделирование фотосинтетического переноса электронов: от взаимодействия отдельных молекул к агентной модели хлоропластатезисы доклада
- Авторы: Хрущев С.С., Федоров В.А., Маслаков А.С., Плюснина Т.Ю., Коваленко И.Б., Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б.
- Сборник: IX Съезд Российского фотобиологического общества Всероссийская конференция “Современные проблемы фотобиологии” пос. Шепси, 12–19 сентября 2021 г. Материалы съезда
- Тезисы
- Год издания: 2021
- Место издания: Пятый формат г. Серпухов
- Первая страница: 70
- Последняя страница: 70
- Аннотация: Современные методы исследования ультраструктуры биологических систем позволили накопить обширную информацию о строении фотосинтетических мембран. К настоящему времени с помощью методов рентгеноструктурного анализа, ядерного магнитного резонанса, криоэлектронной и атомно-силовой микроскопии подробно изучена структура большинства молекулярных структур, участвующих в электронном транспорте, в частности, белков и образуемых ими комплексов. Методы молекулярного моделирования (а в последние годы – и экспериментальные методы исследования структуры отдельных молекул с использованием рентгеновского лазера) позволили увидеть происходящие на молекулярном уровне процессы в динамике. Развитие метода просвечивающей электронной микротомографии позволило получить детальную информацию об организации системы гранальных и стромальных ламелл в хлоропласте. На основе этих данных нами разработана оригинальная агентная модель процессов фотосинтетического электронного транспорта с учетом реальной геометрии хлоропласта. Используется аналитическая модель геометрии граны и прилегающих к ней стромальных ламелл. Изменение числовых параметров модели позволяет варьировать форму компартментов и исследовать влияние геометрических параметров тилакоидов на первичные процессы фотосинтеза. На основе аналитической модели создается ее представление в виде решеточной модели с ромбододекаэдрическими ячейками и периодическими граничными условиями. Каждой ячейке присваивается идентификатор компартмента: строма, люмен либо тилакоидная мембрана, и производится расстановка неподвижных трансмембранных белковых комплексов, которые занимают часть ячеек, и мобильных переносчиков электрона. Подвижность мобильных переносчиков электронов и протонов моделируется по принципу клеточного автомата: исходя из экспериментально оцененных значений коэффициента диффузии, на каждом шаге моделирования рассчитывается вероятность перемещения агента в соседнюю ячейку. Окислительно-восстановительные реакции с участием трансмембранных комплексов моделируются с использованием предварительно рассчитанных матриц перехода между состояниями комплекса. На основе литературных данных идентифицированы параметры модели. На языке программирования Python создан прототип программного обеспечения, осуществляющего подготовку модельной сцены, расчёт матриц переходов перехода между состояниями комплексов и собственно моделирование диффузии переносчиков и их взаимодействия с трансмембранными белками. Для визуализации происходящих в модели процессов на молекулярном уровне программное обеспечение интегрировано с пакетом PyMOL.
- Добавил в систему: Хрущев Сергей Сергеевич