Выпуски

 / 

2016

 / 

Февраль

  

Обзоры актуальных проблем


Энергетика и стохастическая динамика внутринейронного транспорта

 а,  б
а Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
б Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Каширское шоссе 31, Москва, 115409, Российская Федерация

Представлены молекулярные шагающие моторы: кинезин, миозин V и динеин, выполняющие различную работу в живых клетках. В нейронах они обеспечивают транспорт нейромедиаторов и, таким образом, являются необходимыми компонентами взаимодействия 100 млрд клеток головного мозга. Приведены функциональные схемы этих моторов и построены соответствующие математические модели. Модели представляют собой систему двух связанных уравнений типа ФитцХью—Нагумо. Однако описывающие силовые моменты полиномы высокого порядка близки к N-образной форме. Параметры моделей определяются из функциональных схем моторов, построенных на основе экспериментов с применением рентгеноструктурного анализа, криогенной электронной микроскопии, лазерных пинцетов и скоростных методов видеомикроскопии с использованием "точечных" меток. Суммируются основные сведения об энергетике нейрона.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: нейрон, молекулярные моторы, кинезин, миозин V, динеин, аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), активный центр
PACS: 87.10.−e, 87.16.Nn, 87.19.L− (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0186.201602b.0125
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2016/2/c/
Цитата: Романовский Ю М, Трифоненков В П "Энергетика и стохастическая динамика внутринейронного транспорта" УФН 186 125–145 (2016)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 12 октября 2015, доработана: 11 ноября 2015, 12 ноября 2015

English citation: Romanovsky Yu M, Trifonenkov V P “Energetics and stochastic dynamics of intraneuron transportPhys. Usp. 59 121–140 (2016); DOI: 10.3367/UFNe.0186.201602b.0125

Список литературы (70) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (4) Похожие статьи (20)

  1. Иваницкий Г Р V Съезд биофизиков России, 4 - 10 октября 2015 г. Материалы Т. 1 (Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федерального ун-та, 2015) с. 26
  2. Романовский Ю М, Тихонов А Н УФН 180 931 (2010); Romanovsky Yu M, Tikhonov A N Phys. Usp. 53 893 (2010)
  3. Чернавский Д С, Хургин Ю И, Шноль С Э Мол. биол. 1 419 (1967)
  4. Чернавский Д С, Чернавская Н М Белок-машина. Биологические и макромолекулярные конструкции (М.: Янус-К, 1999)
  5. Eide J L, Chakraborty A K, Oster G F Biophys. J. 90 4281 (2006)
  6. Кубасова Н А, Цатурян А К Усп. биол. хим. 51 233 (2011)
  7. Roberts A J et al. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 14 713 (2013)
  8. Vale R D et al. Cell 40 449 (1985)
  9. Schnapp B J et al. Cell 40 455 (1985)
  10. Squire L et al. (Eds) Fundamental Neuroscience 3rd ed. (San Diego: Academic Press, 2008)
  11. Латанов А В Общая нейрофизиология. Курс лекций (М.: Изд-во МГУ, 2013)
  12. R.D. Vale Lab, http://valelab.ucsf.edu/
  13. S.M. Block Lab, https://blocklab.stanford.edu/
  14. G Oster Lab, http://www.cnr.berkeley.edu/~goster/home.html
  15. Leslie A G W, Walker J E Phil. Trans. R. Soc. Lond. B 355 465 (2000); J. Walker Lab, https://walker.biology.missouri.edu/
  16. Гематологический научный центр МЗ РФ. Лаборатория физической биохимии, http://fazly.ru/index.php/ru
  17. Рубин А Б Биофизика (М. - Ижевск: Инст. компьют. исслед., 2013), В 3-х т.
  18. Murray J D Mathematical Biology Vol. 1 An Introduction (New York: Springer, 2002); Пер. на русск. яз., Мюррей Дж Математическая биология. Т. 1 Введение (М. - Ижевск: Инст. компьют. исслед., 2009)
  19. Howarth C, Gleeson P, Attwell D J Cereb Blood Flow Metab. 32 1222 (2012)
  20. Sokoloff L et al. J. Neurochem. 28 897 (1977)
  21. Jain K K, Fischer B Oxygen in Physiology and Medicine (Eds K K Jain, B Fischer) (Springfield, IL: Charles C. Thomas, 1989) p. 25
  22. Ebeling W, Schimansky-Geier L, Romanovsky Yu M (Eds) Stochastic Dynamics of Reacting Biomolecules (River Edge, N.J.: World Scientific, 2002)
  23. Chikishev A Yu, Kroo S V, Netrebko A V, Netrebko N V, Romanovsky Yu Stochastic Dynamics of Reacting Biomolecules (Eds W Ebeling, L Schimansky-Geier, Yu M Romanovsky) (River Edge, N.J.: World Scientific, 2002) p. 206 - 246
  24. Chikishev A Yu, Grishanin B A, Shuvalova E V Stochastic Dynamics of Reacting Biomolecules (Eds W Ebeling, L Schimansky-Geier, Yu M Romanovsky) (River Edge, N.J.: World Scientific, 2002) p. 247 - 262
  25. Sussman J et al. Science 253 872 (1991)
  26. Reck-Peterson S L, Vale R D, Gennerich A Handbook of Dynein (Eds K Hirose, L Amos) (Boca Raton, FL: Pan Stanford Publ., 2012) p. 145 - 171
  27. Trybus K M Cell Mol. Life Sci. 65 1378 (2008)
  28. Schnitzer M J, Visscher K, Block S M Nature Cell Biol. 2 718 (2000)
  29. Asbury C L, Fehr A N, Block S M Science 302 2130 (2003)
  30. Sindelar C V, Downing K H Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107 4111 (2010)
  31. Hwang W, Lang M J, Karplus M Structure 16 62 (2008)
  32. Карговский В, Романовский Ю М, Тихонов А Н Биофизика 54 5 (2009); Kargovsky A V, Romanovsky Yu M, Tikhonov A N Biophysics 54 1 (2009)
  33. Pogrebnaya A, Romanovsky Yu, Tikhonov A Fluct. Noise Lett. 5 L217 (2005)
  34. Romanovsky Yu M, Kargovsky A V, Ebeling W Eur. Phys. J. Spec. Top. 222 2465 (2013)
  35. Xing J, Liao J-C, Oster G Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 16539 (2005)
  36. Романовский Ю М, Карговский А В, Приезжев А В, Трифоненков В П "Внутриклеточная автоволновая гидродинамика и молекулярные моторы" Труды XII Международной научно-технической конф. "Оптические методы исследования потоков" 25 - 28 июня 2013 г. (М.: Перо, 2013) с. 1 - 21
  37. Visscher K, Schnitzer M J, Block S M Nature Lett. 400 184 (1999)
  38. Schnitzer M J, Visscher K, Block S M Nature Cell Biol. 2 718 (2000)
  39. Svoboda K, Block S M Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23 247 (1994)
  40. Craiga E M, Linkea H Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106 18261 (2009)
  41. Kikkawa M J. Cell Biol. 202 (1) 15 (2013)
  42. Samara L et al. Cell 126 335 (2006)
  43. Sarlah A, Vilfan A Biophys. J. 107 662 (2014)
  44. Allan V Science 345 271 (2014)
  45. Crossley L et al. Bull. Math. Biol. 74 2032 (2012)
  46. Лаврова А И, Постников Е Б, Романовский Ю М УФН 179 1327 (2009); Lavrova A I, Postnikov E B, Romanovsky Yu M Phys. Usp. 52 1239 (2009)
  47. Ebeling W Eur. Phys. J. Spec. Top. 224 1395 (2015)
  48. Гудимчук Н Б Природа (10) 3 (2015)
  49. Westermann S et al. Mol. Cell 17 277 (2005)
  50. McIntosh J R et al. Cell 135 322 (2008)
  51. Stepanova T et al. J. Neurosci. 23 2655 (2003)
  52. Kuznetsova I A, Kuznetsov A V Comput. Meth. Biomech. Biomed. Eng. 18 1485 (2015)
  53. Karamched B R, Bressloff P K Biophys. J. 108 2408 (2015)
  54. Doodhi H et al. Curr. Biol. 24 322 (2014)
  55. Потапова Т В идр. Биол. мембраны 28 (3) 45 (2011)
  56. Brazhe A R et al. Interface Focus 1 86 (2010)
  57. Rai A K et al. Cell 152 172 (2013)
  58. Furuta K et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110 501 (2013)
  59. Новиков К А Романюха А А Труды XII Всерос. совещ. по проблемам управления. ВСПУ-2014, Москва 16 - 19 июня 2014 г. (М.: ИПУ РАН) с. 6595
  60. Романовский Ю М, Теплов В А УФН 165 555 (1995); Romanovskii Yu M, Teplov V A Phys. Usp. 38 521 (1995)
  61. Dembo M Biophys. J. 55 1053 (1989)
  62. Hänggi P, Marchesoni F Rev. Mod. Phys. 81 387 (2009)
  63. Romanczuk P et al. Eur. Phys. J. Spec. Top. 202 1 (2012)
  64. Romanczuk P et al. Chaos 21 047517 (2011)
  65. Hennig D et al. Phys. Rep. 586 1 (2015)
  66. Трифоненков В П, Карговский А В Компьютерные исследования и моделирование 6 747 (2014)
  67. Kargovsky A V, Romanovsky Y M, Trifonenkov V P Materials of Intern. Symp. "Biological Motility: New Facts and Hypotheses" (Pushchino: ITEB RAS, 2014) p. 106 - 108
  68. Карговский А В, Романовский Ю М, Трифоненков В П, Трифоненков А В Лекции по нейроинформатике (М.: НИЯУ МИФИ, 2015) с. 156
  69. Метелина А Л Усп. биол. хим. 41 29 (2001)
  70. Roberts A J et al. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 14 713 (2013)

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение