On the use of Kolmogorov equations for determining ion channels characteristics

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper proposes a method for determination of the dynamic properties of conduction within voltage-gated ion channels with several sequentially located energy barriers named gate particles using a theory of Markov random processes in continuous time and with a discrete state space. The number of states was taken equal to the number of energy barriers in the channel plus one. If the hypothesis that random flows switching gate particles between an open and a closed are Poisson process, is true, then mathematical description of the system’s state of similar channels can be a system of Kolmogorov linear differential equations for state probabilities. Using this model and based on Volt-Clamp test results, published in open access journals, it is possible to find out how fixed values of membrane potential depend on the intensities of Poisson process for different types of potassium channels. Function parameters, that describe the intensity of ion transition across the channel, in the Kolmogorov equation can be restored using the generalized least squares method. This paper contains the examples of determining the intensities of transitions for two types of voltage-dependent potassium channels known as «delayed rectifiier potassium channels» (IKdr, two identical activation gate particles) and channels with fast activation and inactivation processes (IKa, three identical activation and one inactivation gate particles). It is shown that channel activation and deactivation is described by solving the general Kolmogorov equation.

About the authors

A. P Kruchinina

Lomonosov Moscow State University

Email: anna.kruchinina@math.msu.ru
Moscow, Russia

N. V Kulikovskaya

Lomonosov Moscow State University

Email: nvkpostb@mail.ru
Moscow, Russia

References

  1. A. L. Hodgkin and A.F. Huxley, J. Physiol., 17, 500 (1952).
  2. J. L. Carvalho-de-Souza, A. Saponaro, C. Bassetto Jr, et al., Adv. Physics, 10 (7), 1 (2022).
  3. B. Hille, Ionic channels of excitable membranes, 3rd ed. (Sunderland, MA, 2021).
  4. Н. Р. Дрейпер и Г. Смит, Прикладной регрессионный анализ (Диалектика, М., 2007).
  5. А. Б. Рубин, Биофизика (Изд-во МГУ, М., 2004).
  6. Е. С. Вентцель и Л. А. Овчаров, Теория случайных процессов и ее инженерные приложения (Наука, М., 1991).
  7. L. Catacuzzeno, B. Fioretti, and F. Franciolini, J. Neurophysiol., 90, 3688 (2003).
  8. S. Lee, A. Banerjee, and R. MacKinnon, PLoS Biol., 7 (7), 1 (2009).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».