DNA breathers and cell dynamics

Молекулярно-морфологические признаки онкогенеза связываются с многомасштабными коллективными эффектами в молекулярных и клеточных ансамблях. Показано, что нелинейное поведение биологических систем может быть ассоциировано с генерацией характерных коллективных мод, представляющих открытые состояния в молекулярных системах, следствием которых является когерентная динамика экспрессии. В работе предложена механо-биологическая модель ДНК (в развитие модели Пейрара–Бишопа–Барби), использованная для изучения нелинейной динамики геликоидальной молекулы ДНК. Аналитические малоамплитудные локализованные решения, такие как дискретный бризер и антикинк, были получены методом многомасштабного разложения для многокомпонентных решеток. Набор коллективных открытых состояний (бризеров) в молекулярных ансамблях обеспечивает динамику коллективной экспрессии, определяющей характерные состояния клеток. Этот результат позволяет сформулировать экспериментальную стратегию для анализа качественных изменений в динамике клеток, вызванных упомянутыми выше коллективными модами. Соответствия биомеханическим изменения были показаны экспериментально с использованием данных когерентной фазовой микроскопии, анализирующих временные ряды флуктуаций фазовой толщины. Изучение механических аспектов поведения отдельных клеток является предпосылкой для понимания функций клеток в случае качественных изменений при заболеваниях, влияющих на свойства морфологии клеток и тканей, для разработки методологии диагностики и дизайна лечения.