Математическое моделирование функционирования положительной связи в системе онкомаркеров р53–микроРНК

Разработана иерархия минимальных математических моделей динамики системы p53–Mdm2–microRNA, основанных на использовании дифференциальных уравнений с запаздывающими аргументами, скрывающими сложные взаимодействия в сигнальной системе белка p53. Рассматриваются два вида взаимодействия p53 с микроРНК: прямая и обратная положительные связи. Обратная связь microRNA–p53 осуществляется за счет отрицательного воздействия микроРНК на белок Mdm2, который сам является отрицательным регулятором p53. Для аппроксимации прямого положительного воздействия p53 на микроРНК используется линейная функция или представление типа Гольдбетера–Кошланда.
Выполнено сопоставление численных решений с данными медико-биологических исследований, которое подтверждает адекватность предложенных моделей и результатов численного анализа. Особое внимание уделено анализу положительной обратной связи p53 и микроРНК. Показано, что можно пренебрегать связью Mdm2–microRNA, по крайней мере, для ряда наиболее изученных семейств микроРНК, связанных прямой положительной связью с p53. Вместе с тем, те из микроРНК, которые являются одновременно и важным отрицательным регулятором Mdm2, способны оказать самое существенное влияние на функционирование всей системы p53–Mdm2–microRNA. Это свидетельствует о регуляторной функции микроРНК по отношению к p53, что согласуется с известными представлениями о роли микроРНК в биологических процессах. Результаты численных экспериментов указывают на то, что такие микроРНК могут рассматриваться как действенный фактор противораковой терапии, позволяющий инициировать апоптоз раковых клеток с дефектами p53.