摘要:
利用一些病毒在细菌中感染和复制的能力的噬菌体疗法显示了治疗耐药细菌感染的希望。然而,这种疗法的设计依赖于对噬菌体如何工作的深入了解。
特拉华大学电子工程助理教授Abhyudai Singh说:“噬菌体可以立即杀死细胞,或者让细胞休眠,然后杀死它们。
他补充道:“数据显示,杀人时间高度准确。”“病毒完成这个过程大约需要一个小时,但细胞如何控制计时准确性的问题仍然存在。”为了阐明这一过程的分子基础,皇后学院和纽约城市大学研究生中心的Singh和John Dennehy合作进行了研究。
他们的发现发表在2005年1月9日发表的论文《控制细胞内事件序列中噪声的首过时间方法》中-79000。辛格和博士生Khem Raj Ghusinga提供了理论贡献,Dennehy为这项工作提供了生物学基础,对医学具有重要意义。
辛格说:“问题在于,虽然过程具有整体准确性,但每个单元之间存在固有的随机性。”“因此,我们的数学模型基本上是一个框架或模型系统,它可以使这种随机性变得有序,并提供可以在实验室中应用的一般生物学见解。”
他解释说,被称为Holins的蛋白质对于分裂或破坏细胞非常重要。它们在细胞膜上积累,达到一个临界阈值,然后形成小孔,使细胞破裂,释放出噬菌体“宝宝”。然而,表达Hollin蛋白的同一基因也表达另一种蛋白,这种蛋白被称为anti-holin。
辛格说:“奇怪的是,大自然会创造两种互相抵消的蛋白质。”“但事实证明,实际上是antiholin使时间更加准确。如果我们去除抗胆碱能药物,过程中的差异将会增加。”辛格说,这项工作中开发的公式已经产生了对监管机制的反直觉见解,这种机制需要在精确的时间安排事件,并将波动降至最低。
他说:“尽管我们预计反馈将成为触发机制的重要组成部分,但事实证明,负反馈调整实际上可以放大事件计时中的噪声或混沌。”“因此,在某些情况下,例如我们在噬菌体裂解方面的工作,我们可以在完全没有反馈的情况下获得准确的时间。”“我们认为,我们在这项工作中获得的分析结果和见解对化学动力学、生态建模和统计物理中的时间序列现象具有更广泛的意义。”
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