Open AccessModeling the division of biological cells in the stage of metaphase on the ``Lomonosov-2' supercomputer
Author(s) -
М.А. Кривов,
Alexey V. Zaitsev,
Fazoil I. Ataullakhanov,
Pavlo Ivanov
Publication year - 2018
Publication title -
vyčislitelʹnye metody i programmirovanie
Language(s) - English
Resource type - Journals
eISSN - 1726-3522
pISSN - 0507-5386
DOI - 10.26089/nummet.v19r430
Subject(s) - supercomputer , metaphase , computer science , software , prometaphase , process (computing) , anaphase , division (mathematics) , kinetochore , chromosome , rotation (mathematics) , parallel computing , computational science , mathematics , biology , programming language , arithmetic , genetics , gene , artificial intelligence
Статья посвящена проблеме построения математической модели биологической клетки, описывающей процесс ее деления в рамках $M$-фазы. Рассмотрено предложенное авторами уточнение одной из известных моделей путем перехода с двумерного на трехмерный случай. Модифицированная модель реализована в виде универсального программного комплекса для моделирования деления клеток в стадиях прометафазы, метафазы и анафазы на локальных машинах и суперкомпьютерах. С его помощью на кластере ``Ломоносов-2'' изучено влияние размера активной области кинетохора на количество меротельных зацеплений в стадии метафазы. Показано, чтонаблюдаемая зависимость проявляется не столько из-за геометрических ограничений, как предполагалось ранее, сколько из-за больших углов разворота пар хромосом. This paper is devoted to the construction of a mathematical model for a biological cell to describe the process of its division during the $M$-phase. We propose a refinement for one of the well-known models by extending it from two-dimensional to three-dimensional case. The modified model is implemented as an universal software package for modeling the cell division in the stages of prometaphase, metaphase, and anaphase on workstations and supercomputers. Using this software and the ``Lomonosov-2'' supercomputer, we study the relation between the size of the kinetochore active area and thenumber of merotelic attachments in the metaphase. It is shown that the observed correlation is not a result of geometric constraints, as it was earlier assumed, but is an effect of large rotation angles of chromosome pairs.