Սուքիասյան, Տիգրան Սամվելի

Биология

Այս գիտական աշխատանքը նվիրված է մեկսուբստրատ ֆերմենտային ռեակցիայի արագության ֆլուկտուացիաների ուսումնասիրմանը մաթեմատիկական մոդելավորման մեթոդներով։ Հետազոտության հիմնական նպատակն է բացահայտել այն օրինաչափությունները, որոնցով ֆերմենտային կատալիզի ընթացքում ռեակցիայի արագությունը կարող է ժամանակի ընթացքում փոփոխվել և տատանվել, ինչպես նաև մշակել այդ փոփոխությունները նկարագրող համապատասխան մաթեմատիկական մոտեցումներ։ Ֆերմենտային ռեակցիաները կենսաբանական համակարգերում կարևոր դեր են կատարում նյութափոխանակության բազմաթիվ գործընթացներում, իսկ դրանց արագությունը կախված է ֆերմենտի և սուբստրատի կոնցենտրացիաներից, ջերմաստիճանից, միջավայրի պայմաններից և այլ գործոններից։ Միաժամանակ իրական կենսաքիմիական համակարգերը իդեալականորեն կայուն չեն, և մոլեկուլային մակարդակում տեղի ունեցող պատահական գործընթացները կարող են առաջացնել ռեակցիայի արագության տատանումներ։ Աշխատության մեջ այդ ֆլուկտուացիաները դիտարկվում են ոչ միայն որպես չափման սխալ կամ պատահական շեղում, այլև որպես ֆերմենտային համակարգի ներքին դինամիկայի ուսումնասիրության կարևոր տեղեկատվական աղբյուր։ Մաթեմատիկական մոդելավորման միջոցով հնարավոր է ձևակերպել ֆերմենտային ռեակցիայի ընթացքը նկարագրող հավասարումներ, ուսումնասիրել դրանց լուծումները և գնահատել արագության փոփոխությունների վիճակագրական բնութագրերը։ Հետազոտության շրջանակում կարող են կիրառվել դետերմինիստական և ստոխաստիկ մոդելներ՝ տարբեր պայմաններում ռեակցիայի դինամիկան նկարագրելու և համեմատելու համար։ Հատուկ ուշադրություն է դարձվում այն հարցին, թե ինչպես են մոլեկուլային մակարդակի պատահական փոխազդեցությունները արտացոլվում դիտարկվող ռեակցիայի արագության վրա և ինչպիսի պայմաններում են առաջանում առավել նկատելի ֆլուկտուացիաներ։ Մոդելավորման ընթացքում կարող են ուսումնասիրվել ֆերմենտ–սուբստրատ փոխազդեցության տարբեր փուլերը, միջանկյալ համալիրների առաջացումն ու քայքայումը, ռեակցիայի արագության ժամանակային փոփոխությունները և համակարգի վիճակագրական հատկությունները։ Թվային հաշվարկները հնարավորություն են տալիս վերլուծել այնպիսի ցուցանիշներ, ինչպիսիք են միջին արագությունը, շեղումները, տատանումների ինտենսիվությունը, կոռելացիաները և համակարգի տարբեր պարամետրերի նկատմամբ զգայունությունը։ Աշխատության կարևոր նշանակությունն այն է, որ մաթեմատիկական մոդելավորումը թույլ է տալիս ուսումնասիրել այնպիսի միկրոսկոպիկ գործընթացներ, որոնք միշտ չէ, որ հնարավոր է ուղղակիորեն դիտարկել փորձարարական եղանակով։ Տարբեր մոդելների համադրումը կարող է նաև հնարավորություն տալ գնահատելու դետերմինիստական նկարագրությունների սահմանափակումները և պարզելու, թե երբ է անհրաժեշտ հաշվի առնել ստոխաստիկ ազդեցությունները։ Ստացված արդյունքները կարող են կիրառական նշանակություն ունենալ ֆերմենտային կինետիկայի, կենսաֆիզիկայի, համակարգերի կենսաբանության և կենսաքիմիական գործընթացների քանակական ուսումնասիրության ոլորտներում։ Մշակված մոդելները կարող են ծառայել նաև որպես հիմք ավելի բարդ բազմասուբստրատ կամ բազմափուլ կենսաքիմիական համակարգերի դինամիկայի ուսումնասիրման համար։ Աշխատությունը կարող է հետաքրքրել կենսաքիմիկոսներին, կենսաֆիզիկոսներին, մաթեմատիկական կենսաբանությամբ, ֆերմենտային կինետիկայով և ստոխաստիկ գործընթացների մոդելավորմամբ զբաղվող հետազոտողներին։ Ընդհանուր առմամբ, ուսումնասիրությունը միավորում է կենսաքիմիական կինետիկայի և մաթեմատիկական մոդելավորման մոտեցումները՝ նպատակ ունենալով ավելի խորությամբ հասկանալ մեկսուբստրատ ֆերմենտային ռեակցիաների արագության ֆլուկտուացիաների բնույթը, դրանց առաջացման մեխանիզմները և համակարգի ընդհանուր դինամիկայի վրա դրանց ազդեցությունը։