IP3 dependent Calcium Channel

Citation
DeYoung GW,Keizer J (1992) A single pool IP3- receptor based model for agonist simulated Ca2+ oscillations,PNAS89:9895-9899. http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/89/20/ 9895
Description
This model describes the IP3- sensitive Calcium channel. The receptor has three binding sites, denoted by three indices S[i,j,k],where i,j, k are 0 or 1. A 0 indicates the binding site is empty;a 1 indicates the binding site is occupied. The first site ( index i) binds IP3 (Inositol 1,4,5-Trisphosphate) ; the second site (j) binds Calcium and activates the channel; the third site (k) binds Calcium and inactivates the channel. The open channel probability can be computed as ( S[1,1,0]/(Sum of all S[i,j,k]))^ 3 as described in the reference. The differential equations shown below treate C and P as dynamic variables. To reproduce the results in the original paper both C and P should be treated as constants and not as dynamic variables.
Rate constant       Reaction
k1 = 400 P + S[0, 0, 0] -> S[1, 0, 0]
k1 = 400 P + S[0, 1, 0] -> S[1, 1, 0]
k2 = 0.2 C + S[1, 0, 0] -> S[1, 0, 1]
k2 = 0.2 C + S[1, 1, 0] -> S[1, 1, 1]
k3 = 400 P + S[0, 0, 1] -> S[1, 0, 1]
k3 = 400 P + S[0, 1, 1] -> S[1, 1, 1]
k4 = 0.2 C + S[0, 0, 0] -> S[0, 0, 1]
k4 = 0.2 C + S[0, 1, 0] -> S[0, 1, 1]
k5 = 20 C + S[0, 0, 0] -> S[0, 1, 0]
k5 = 20 C + S[0, 0, 1] -> S[0, 1, 1]
k5 = 20 C + S[1, 0, 0] -> S[1, 1, 0]
k5 = 20 C + S[1, 0, 1] -> S[1, 1, 1]
km1 = 52 S[1, 0, 0] -> P + S[0, 0, 0]
km1 = 52 S[1, 1, 0] -> P + S[0, 1, 0]
km2 = 0.21 S[1, 0, 1] -> C + S[1, 0, 0]
km2 = 0.21 S[1, 1, 1] -> C + S[1, 1, 0]
km3 = 377.2 S[1, 0, 1] -> P + S[0, 0, 1]
km3 = 377.2 S[1, 1, 1] -> P + S[0, 1, 1]
km4 = 0.029 S[0, 0, 1] -> C + S[0, 0, 0]
km4 = 0.029 S[0, 1, 1] -> C + S[0, 1, 0]
km5 = 1.64 S[0, 1, 0] -> C + S[0, 0, 0]
km5 = 1.64 S[0, 1, 1] -> C + S[0, 0, 1]
km5 = 1.64 S[1, 1, 0] -> C + S[1, 0, 0]
km5 = 1.64 S[1, 1, 1] -> C + S[1, 0, 1]
Variable IC   ODE
C 0.1 C'[t] == -(k4*C[t]*S[0, 0, 0][t]) - k5*C[t]*S[ 0, 0, 0][t] + km4*S[0, 0, 1][t] - k5*C[ t]*S[0, 0, 1][t] + km5*S[0, 1, 0][t] -  k4*C[t]*S[0, 1, 0][t] + km4*S[0, 1, 1][t]  + km5*S[0, 1, 1][t] - k2*C[t]*S[1, 0,  0][t] - k5*C[t]*S[1, 0, 0][t] + km2*S[1,  0, 1][t] - k5*C[t]*S[1, 0, 1][t] + km5* S[1, 1, 0][t] - k2*C[t]*S[1, 1, 0][t] +  km2*S[1, 1, 1][t] + km5*S[1, 1, 1][t]
P 1 P'[t] == -(k1*P[t]*S[0, 0, 0][t]) - k3*P[t]*S[ 0, 0, 1][t] - k1*P[t]*S[0, 1, 0][t] -  k3*P[t]*S[0, 1, 1][t] + km1*S[1, 0, 0][t]  + km3*S[1, 0, 1][t] + km1*S[1, 1, 0][t]  + km3*S[1, 1, 1][t]
S[0, 0, 0] 1 (S[0, 0, 0])'[t] == -(k4*C[t]*S[0, 0, 0][t])  - k5*C[t]*S[0, 0, 0][t] - k1*P[t]*S[0, 0,  0][t] + km4*S[0, 0, 1][t] + km5*S[0, 1,  0][t] + km1*S[1, 0, 0][t]
S[0, 0, 1] 0 (S[0, 0, 1])'[t] == k4*C[t]*S[0, 0, 0][t]  - km4*S[0, 0, 1][t] - k5*C[t]*S[0, 0,  1][t] - k3*P[t]*S[0, 0, 1][t] + km5*S[0,  1, 1][t] + km3*S[1, 0, 1][t]
S[0, 1, 0] 0 (S[0, 1, 0])'[t] == k5*C[t]*S[0, 0, 0][t]  - km5*S[0, 1, 0][t] - k4*C[t]*S[0, 1,  0][t] - k1*P[t]*S[0, 1, 0][t] + km4*S[0,  1, 1][t] + km1*S[1, 1, 0][t]
S[0, 1, 1] 0 (S[0, 1, 1])'[t] == k5*C[t]*S[0, 0, 1][t]  + k4*C[t]*S[0, 1, 0][t] - km4*S[0, 1,  1][t] - km5*S[0, 1, 1][t] - k3*P[t]*S[0,  1, 1][t] + km3*S[1, 1, 1][t]
S[1, 0, 0] 0 (S[1, 0, 0])'[t] == k1*P[t]*S[0, 0, 0][t]  - km1*S[1, 0, 0][t] - k2*C[t]*S[1, 0,  0][t] - k5*C[t]*S[1, 0, 0][t] + km2*S[1,  0, 1][t] + km5*S[1, 1, 0][t]
S[1, 0, 1] 0 (S[1, 0, 1])'[t] == k3*P[t]*S[0, 0, 1][t]  + k2*C[t]*S[1, 0, 0][t] - km2*S[1, 0,  1][t] - km3*S[1, 0, 1][t] - k5*C[t]*S[1,  0, 1][t] + km5*S[1, 1, 1][t]
S[1, 1, 0] 0 (S[1, 1, 0])'[t] == k1*P[t]*S[0, 1, 0][t]  + k5*C[t]*S[1, 0, 0][t] - km1*S[1, 1,  0][t] - km5*S[1, 1, 0][t] - k2*C[t]*S[1,  1, 0][t] + km2*S[1, 1, 1][t]
S[1, 1, 1] 0 (S[1, 1, 1])'[t] == k3*P[t]*S[0, 1, 1][t]  + k5*C[t]*S[1, 0, 1][t] + k2*C[t]*S[1, 1,  0][t] - km2*S[1, 1, 1][t] - km3*S[1, 1,  1][t] - km5*S[1, 1, 1][t]

Generated by Cellerator Version 1.0 update 2.1209 using Mathematica 4.2 for Mac OS X (June 4, 2002), December 12, 2002 10:51:36