Молекулярно-кинетические механизмы и математическое моделирование биологических процессов.

В изучении кинетических и молекулярных механизмов регуляции процессов в живой клетке эффективным инструментом являются методы математического моделирования. Процессы взаимодействия биомакромолекул в субклеточных системах – фотосинтетической и дыхательной мембранах, описываются с помощью аппарата броуновской динамики, конформационные перестройки в процессе образования белковых комплексов с белками, белковыми комплексами и малыми молекулами – с помощью методов молекулярной динамики. В качестве математического аппарата для построения кинетических моделей используются системы обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных. Детальные модели процессов электронного и ионного транспорта в энергопреобразующей мембране представлены системами дифференциальных уравнений большой размерности и моделями типа Монте-Карло, для изучения характерных динамических режимов базовых моделей применяются методы качественной теории дифференциальных уравнений. Для описания метаболических путей в клетке используются как динамические, так и потоковые модели. Совокупность используемых методов позволяет описывать процессы в живой клетке в широком диапазоне времен от пикосекунд (молекулярная динамика) до секунд и минут. Будет проведена разработка методологии комплексного использования теоретических методов, компьютерного моделирования и информационных технологий для анализа экспериментальных данных на примере первичных процессов фотосинтеза, внутриклеточного транспорта и действия лекарственных препаратов на болезнетворные организмы. Разрабатываемые модели и методы обработки экспериментальных данных будут использованы для задач биотехнологического и экологического мониторинга.