Мы разрабатываем также модели, описывающие связь фотосинтетического электронного транспорта с метаболическими процессами в растительной клетке. Моделирование влияния различных регулирующих факторов позволяет установить, к каким изменениям фотосинтетического аппарата приводят изменения внешней среды (голодание, тепловой шок, ингибиторы). Целью такого рассмотрения является создание своеобразного «определителя», позволяющего оценить места регуляции системы первичных процессов, затронутые тем или иным воздействием.
Прямые многочастичные модели взаимодействия белков призваны ответить на вопрос, как характеристики отдельных молекул (структура, форма, распределение локальных зарядов) и молекулярных комплексов, взаимодействуя в ансамбле in vitro или в сложном интерьере клетки, проявляются в виде «макропоказателей», которые мы регистрируем биохимическими или спектральными методами. Речь идет в первую очередь о кинетике процесса — то есть об изменении концентраций взаимодействующих молекул.
С использованием баз данных по белкам строятся модели, учитывающие пространственную структуру белков и их электрические заряды (эквипотенциальные поверхности). На компьютере имитируется броуновское движение нескольких сотен молекул белков в растворе, изучается процесс докинга — образования комплекса двух белков, предшествующее акту реакции (например, при окислительно-восстановительной реакции — переносу электрона с реакционного центра одной молекулы на реакционный центр другой). В отличие от молекулярной динамики, где моделируется отдельная молекула или молекулярный комплекс, в прямых многочастичных моделях мы рассматриваем ансамбли взаимодействующих молекул. На вероятность их взаимодействия влияет не только структура и форма молекул, их локальные заряды, но и свойства (например, вязкость) среды, геометрия объема, в котором происходит взаимодействие.
Изучаются детали электростатического взаимодействия отдельных белков-переносчиков. Белки представлены в виде твердых тел с пространственно фиксированными зарядами. Поступательное и вращательное движение белков являетя результатом взаимодействия броуновских и электростатических сил. Для пространственного описания электростатического потенциала, генерируемого вокруг белков, используется формализм Пуассона-Больцмана. На основании представлений о механизмах единичного акта докинга и законах движения молекул модель позволяет понять, от каких биофизических величин зависит величина константы скорости реакции, которой мы привыкли оперировать в экспериментальных исследованиях и кинетических моделях. Знания о деталях взаимодействия отдельных белков и их влиянии на общую скорость реакции важны для биомедицинских исследований, биоинженерии, биоэнергетики. Прямое моделирование фотосинтетичеких процессов позволяет выявить роль структурной организации в формировании кинетических сигналов, регистрируемых в биофизических экспериментах (флуорометрия, ЭПР и др.), и исследовать процессы в пространстве и времени на субклеточном уровне.