ИССЛЕДОВАНИЕ ФРАКТАЛЬНОСТИ В АКТИВНОСТИ ОДИНОЧНЫХ Сa(2+)-АКТИВИРУЕМЫХ К(+)-КАНАЛОВ МЕТОДОМ ХЕРСТА
Кочетков К. В., Казаченко В. Н., Асланиди О. В., Чемерис Н. К., Гапеев А. Б.
Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино
Используя метод точечной
фиксации мембранного потенциала (patch clamp метод) регистрировали
активность Са2+-активируемого К+-канала,
которую анализировали затем методом Херста. Известно, что для
случайного марковского сигнала зависимость R/S от Nt
в двойных логарифмических координатах - прямая линия с наклоном
0,5. Здесь R/S - нормированный размах выборки, Nt -
длина выборки, а наклон зависимости - показатель Херста (Н).
При Н>0,5 процесс называется персистентным, т.е. если в
течение некоторого времени активность канала увеличивается, то
наиболее вероятно увеличение активности канала и в последующем
интервале времени примерно такой же длительности. Оказалось, что
для последовательности открытых и закрытых временных интервалов
одиночного ионного канала зависимость Херста в двойных логарифмических
координатах - кривая, которую можно аппроксимировать двумя прямыми
линиями с наклонами Н1=0,60±0,04 и Н2=0,88±0,21.
Две зоны зависимости Херста разделены точкой перегиба. Эта точка
представляет какое-то характерное время в активности канала, от
0,1 с до десятков секунд, начиная с которого происходит переход
от слабой к гораздо более сильной корреляции сигнала. Усредненный
коэффициент Херста, полученный аппроксимацией всей зависимости
Херста прямой линией, равен 0,67±0,06. Случайное перемешивание
последовательностей событий приводило к тому, что зависимость
Херста в двойных логарифмических координатах линеаризировалась
с Н=0,52±0,02. Кроме того, имитировали активность канала
на основе общеизвестной марковской модели Са2+-активируемого
К+-канала с тремя открытыми и пятью закрытыми состояниями.
Для модели Н=0,54±0,02. Полученные данные свидетельствуют
о том, что активность реального одиночного Ca2+-активируемого
K+-канала имеет два режима работы: режим с небольшой
положительной корреляцией на коротких временных интервалах (H1=0,6),
и режим с сильной положительной корреляцией на длительных интервалах
(H2=0,88). Это означает, что активность одиночных каналов
является фрактальным процессом, что не учитывается в модели канала.
Мы также обнаружили, что существует хорошее соответствие между
результатами Херст-анализа и Фурье-анализа, т.е. спектральный
анализ также позволяет выявить фрактальные свойства активности
ионных каналов.