<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Vestnik of Don State Technical University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Vestnik of Don State Technical University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Донского государственного технического университета</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1992-5980</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">2002</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/3509</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Технические науки</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Technical sciences</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Технические науки</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Stochastic simulation modeling of cell telomere shortening mechanisms in ageing and disturbance development processes</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Стохастическое имитационное моделирование механизмов укорочения теломер клеток в процессах старения и развития патологических отклонений</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Карев </surname>
       <given-names>Михаил  Андреевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Karev </surname>
       <given-names>Mikhail  Андреевич</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>misha5490mk@yandex.ru</email>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Бутов </surname>
       <given-names>Александр  Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Butov </surname>
       <given-names>Aleksandr  Александрович</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>pm@ulsu.ru</email>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Хрусталёв </surname>
       <given-names>Сергей  Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Khrustalev </surname>
       <given-names>Sergey  Александрович</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>shrustalev@mail.ru</email>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2014-04-07T00:00:00+04:00">
    <day>07</day>
    <month>04</month>
    <year>2014</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2014-04-07T00:00:00+04:00">
    <day>07</day>
    <month>04</month>
    <year>2014</year>
   </pub-date>
   <volume>14</volume>
   <issue>1</issue>
   <fpage>98</fpage>
   <lpage>109</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/2002/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/2002/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Рассматриваются вопросы применения стохастического имитационного моделирования к описанию и исследованию механизмов укорочения концевых структур ДНК — теломер. Целью настоящей работы является исследование на основе стохастического и имитационного моделирования протекающих в клетках явлений, которые приводят к уменьшению длины теломер и, как следствие, к снижению пролиферативного потенциала и возникновению патологий, в том числе онкологических. Математическая модель описывается в семимартингальных терминах. Анализ результатов моделирования основан на сопоставлении со статистическими данными биологических экспериментов. Построенные распределения клеток по длинам их теломер сопоставлялись с экспериментальными данными, полученными на культурах фибробластов человека с использованием метрики Леви—Прохорова. Результаты работы могут найти применение в медико-биологических исследованиях старения и возникновения различных патологий, а также при решении ряда вопросов в области геронтологии.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Some issues of applying the stochastic simulation modeling to the description and studying of DNA’s end structures (telomeres) shortening mechanisms are considered. The aim of this research is to study — on the base of the stochastic and simulation modeling — processes in the cells leading to the telomeres’ length shortening, and as a consequence, to decreasing the proliferative capacity, and developing pathologies including oncologic ones. The mathematical model is described in the semimartingale terms. The analysis of the modeling results is based on their comparison to the biological experiments data. The formed cell distribution in accordance to their telomeres’ length is compared with the experimental data obtained through the tests performed with human fibroblast-culture using Levy — Prokhorov metric. The study results can be used in biomedical research on ageing, and on developing various pathologies, as well as in solving a number of problems in the field of gerontology.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>стохастическое имитационное моделирование</kwd>
    <kwd>семимартингал</kwd>
    <kwd>компенсатор</kwd>
    <kwd>ДНК</kwd>
    <kwd>теломера</kwd>
    <kwd>теломераза</kwd>
    <kwd>старение</kwd>
    <kwd>канцерогенез</kwd>
    <kwd>оксидативный стресс</kwd>
    <kwd>свободные радикалы</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>stochastic simulation modeling</kwd>
    <kwd>semimartingale</kwd>
    <kwd>compensator</kwd>
    <kwd>DNA</kwd>
    <kwd>telomere</kwd>
    <kwd>telomerase</kwd>
    <kwd>aging</kwd>
    <kwd>carcinogenesis</kwd>
    <kwd>oxidative stress</kwd>
    <kwd>free radicals</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Введение. В последние годы выявлены неизученные ранее механизмы старения и процессов опухолевой трансформации клеток. Этому способствовало развитие современных биотехнологий, а также большой интерес к изучению роли теломер и фермента теломеразы в клеточном цикле. Раскрыты механизмы, связанные с теломерами, которые служат причиной канцерогенеза. Теломеры — участки ДНК на концах хромосом, состоящие из одинаковых нуклеотидных повторов. Главная роль теломер в клетке связана с их участием в процессе клеточного деления. Деление клетки сопровождается потерей части концевых участков ДНК. При этом возникает так называемая проблема «недорепликации» концевых участков ДНК — теломер [1]. Но кроме участия в процессах деления клетки теломеры защищают геном, образуя защитный нуклеопротеидный комплекс на концах хромосом. Этот комплекс стабилизирует хромосомы и предохраняет их от разрушительных воздействий — таких, например, как деградация и слипание концевых участков хромосом, повреждение ДНК на концах хромосом, нарушение рекомбинации [1, 2]. В случае повреждения защитного нуклеопротеидного комплекса, образованного теломерами, хромосомы начинают сливаться с большей частотой, что в результате приводит к тяжелым генетическим аномалиям, к хромосомным перестройкам и деградации хромосом. Кроме того, изменения или нарушения в структуре теломер могут затрагивать не только их собственные функции, но и экспрессию жизненно важных генов, находящихся в других районах хромосом [3].Восстановление теломерных участков хромосом осуществляет фермент теломераза. Благодаря этому механизму хромосомная ДНК и связанные с ней гены защищены от повреждения во время деления клетки. Теломераза — специфический клеточный рибонуклеопротеин, который по механизму реакции является обратной транскриптазой. Теломераза принимает участие в синтезе активных центров для связывания теломерной ДНК с теломерными защитными белками [4]. В эмбриональных и стволовых клетках благодаря экспрессии теломеразы поддерживается постоянный уровень длины теломер. Кроме того, повышенные уровни теломеразы содержатся в большинстве</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Blackburn, E.-H. Telomeres and telomerase: their mechanisms of action and the effects of altering their functions / E.-H. Blackburn // FEBS Letters. - 2005. - Vol. 579. - Pp. 859-862.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Blackburn, E.-H. Telomeres and telomerase: their mechanisms of action and the effects of altering their functions / E.-H. Blackburn. FEBS Letters. - 2005. - Vol. 579. - Pp. 859-862.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Blasco, M.-A. Telomere length, stem cells and aging / M.-A. Blasco // Nature Chemical Biology. - 2007. - Vol. 3. - Pp. 640-649.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Blasco, M.-A. Telomere length, stem cells and aging / M.-A. Blasco. Nature Chemical Biology. - 2007. - Vol. 3. - Pp. 640-649.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Proteins induced by telomere dysfunction and DNA damage represent biomarkers of human aging and disease / H. Jiang [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2008. - Vol. 105. - Pp. 11299-11304.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Proteins induced by telomere dysfunction and DNA damage represent biomarkers of human aging and disease / H. Jiang [et al.]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2008. - Vol. 105. - Pp. 11299-11304.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Sex hormones, acting on the TERT gene, increase telomerase activity in human primary hematopoietic cells / R.-T. Calado [et al.] // Blood. - 2009. - Vol. 114. - Pp. 2236-2243.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sex hormones, acting on the TERT gene, increase telomerase activity in human primary hematopoietic cells / R.-T. Calado [et al.]. Blood. - 2009. - Vol. 114. - Pp. 2236-2243.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Calado, R.-T. Telomere Diseases / R.-T. Calado, N.-S. Young // The New England Journal of Medicine. - 2009. - Vol. 361. - P. 2353-2365.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Calado, R.-T. Telomere Diseases / R.-T. Calado, N.-S. Young. The New England Journal of Medicine. - 2009. - Vol. 361. - P. 2353-2365.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Proctor, C.-J. Modelling telomere shortening and the role of oxidative stress / C.-J. Proctor, T.-B.-L. Kirkwood // Mechanisms of Ageing and Development. - 2002. - Vol. 123. - Pp. 351-363.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Proctor, C.-J. Modelling telomere shortening and the role of oxidative stress / C.-J. Proctor, T.-B.-L. Kirkwood. Mechanisms of Ageing and Development. - 2002. - Vol. 123. - Pp. 351-363.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Sozou, P.-D. A stochastic model of cell replicative senescence based on telomere shortening, oxidative stress, and somatic mutations in nuclear and mitochondrial DNA / P.-D. Sozou, T.-B.-L. Kirkwood // Journal of Theoretical Biology. - 2001. - Vol. 213. - Pp. 573-586.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sozou, P.-D. A stochastic model of cell replicative senescence based on telomere shortening, oxidative stress, and somatic mutations in nuclear and mitochondrial DNA / P.-D. Sozou, T.-B.-L. Kirkwood. Journal of Theoretical Biology. - 2001. - Vol. 213. - Pp. 573-586.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Rubelj, I. Stochastic mechanism of cellular aging - abrupt telomere shortening as a model for stochastic nature of cellular aging / I. Rubelj, Z. Vondracek // Journal of Theoretical Biology. - 1999. - Vol. 197. - Pp. 425-438.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rubelj, I. Stochastic mechanism of cellular aging - abrupt telomere shortening as a model for stochastic nature of cellular aging / I. Rubelj, Z. Vondracek. Journal of Theoretical Biology. - 1999. - Vol. 197. - Pp. 425-438.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Wein, L.-M. Estimation of replicative senescence via a population dynamics model of cells in culture / L.-M. Wein, J.-T. Wu // Experimental Gerontology. - 2001. - Vol. 36. - Pp. 79-88.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Wein, L.-M. Estimation of replicative senescence via a population dynamics model of cells in culture / L.-M. Wein, J.-T. Wu. Experimental Gerontology. - 2001. - Vol. 36. - Pp. 79-88.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Arino, O. Mathematical modeling of the loss of telomere sequences / O. Arino, M. Kimmel, G.-F. Webb // Journal of Theoretical Biology. - 1995. - Vol. 177. - Pp. 45-57.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Arino, O. Mathematical modeling of the loss of telomere sequences / O. Arino, M. Kimmel, G.-F. Webb. Journal of Theoretical Biology. - 1995. - Vol. 177. - Pp. 45-57.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Tan, Z. Simulated shortening of proliferation-restricting telomeres during clonal proliferation and senescence of human cells / Z. Tan // Experimental Gerontology. - 2001. - Vol. 36. - Pp. 89-97.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tan, Z. Simulated shortening of proliferation-restricting telomeres during clonal proliferation and senescence of human cells / Z. Tan. Experimental Gerontology. - 2001. - Vol. 36. - Pp. 89-97.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Zglinicki, T. Stress, DNA damage and ageing - an integrative approach / T. Zglinicki, A. Burkle, T.-B.-L. Kirkwood // Experimental Gerontology. - 2001. - Vol. 36. - Pp. 1049-1062.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zglinicki, T. Stress, DNA damage and ageing - an integrative approach / T. Zglinicki, A. Burkle, T.-B.-L. Kirkwood. Experimental Gerontology. - 2001. - Vol. 36. - Pp. 1049-1062.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Blagoev, K. B. Telomere exchange and asymmetric segregation of chromosomes can account for the unlimited proliferative potential of ALT cell populations / K. B. Blagoev, E. H. Goodwin // DNA Repair. - 2008. - Vol. 7. - Pp. 199-204.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Blagoev, K. B. Telomere exchange and asymmetric segregation of chromosomes can account for the unlimited proliferative potential of ALT cell populations / K. B. Blagoev, E. H. Goodwin. DNA Repair. - 2008. - Vol. 7. - Pp. 199-204.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Qi, Q. Mathematical modelling of telomere Dynamics / Q. Qi // Thesis submitted to The University of Nottingham for the degree of Doctor of Philosophy. - Nottingham, 2011. - 210 p.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Qi, Q. Mathematical modelling of telomere Dynamics / Q. Qi. Thesis submitted to The University of Nottingham for the degree of Doctor of Philosophy. - Nottingham, 2011. - 210 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Grasman, J. Stochastic modelling of length dependent telomere shortening in Corvus monedula / J. Grasman, H.-M. Salomons, S. Verhulst // Journal of Theoretical Biology. - 2011. - Vol. 282. - Pp. 1-6.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Grasman, J. Stochastic modelling of length dependent telomere shortening in Corvus monedula / J. Grasman, H.-M. Salomons, S. Verhulst. Journal of Theoretical Biology. - 2011. - Vol. 282. - Pp. 1-6.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B16">
    <label>16.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kapitanov, G. A. Mathematical Model of Cancer Stem Cell Lineage Population Dynamics with Mutation Accumulation and Telomere Length Hierarchies / G. A. Kapitanov // Mathematical Modelling of Natural Phenomena. - 2012. - Vol. 7. - Pp. 136-165.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kapitanov, G. A. Mathematical Model of Cancer Stem Cell Lineage Population Dynamics with Mutation Accumulation and Telomere Length Hierarchies / G. A. Kapitanov. Mathematical Modelling of Natural Phenomena. - 2012. - Vol. 7. - Pp. 136-165.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B17">
    <label>17.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Tchirkov, A. Role of oxidative stress in telomere shortening in cultured fibroblasts from normal individuals and patients with ataxia-elangiectasia / A. Tchirkov, P. M. Lansdorp // Human Molecular Genetics. - 2003. - Vol. 12. - Pp. 227-232.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tchirkov, A. Role of oxidative stress in telomere shortening in cultured fibroblasts from normal individuals and patients with ataxia-elangiectasia / A. Tchirkov, P. M. Lansdorp. Human Molecular Genetics. - 2003. - Vol. 12. - Pp. 227-232.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B18">
    <label>18.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Accumulation of short telomeres in human fibroblasts prior to replicative senescence / U.-M. Martens [et al.] // Experimental Cell Research. - 2000. - Vol. 256. - Pp. 291-299.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Accumulation of short telomeres in human fibroblasts prior to replicative senescence / U.-M. Martens [et al.]. Experimental Cell Research. - 2000. - Vol. 256. - Pp. 291-299.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
