《細菌趨化信號網路多路輸出的協調》是依託中國科學技術大學，由袁軍華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：細菌趨化信號網路多路輸出的協調
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：袁軍華
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
當前生命科學的研究越趨定量化和系統化，這使得物理的思想和手段在其中的套用日趨廣泛和重要。生命科學的核心問題之一是理解外界環境中分子水平的刺激如何被細胞感知並轉換成細胞水平的行為回響。這通常由各種生物網路完成，比如神經、信號傳導、及基因調控網路。在這些網路中，經常有單個網路控制多個隨機運行的輸出端的例子。因此，生物網路如何協調控制多路輸出端是一個普遍存在的問題。細菌趨化網路由於其架構的清晰性和典型性，為研究這個問題提供了一個極好的模型網路。鞭毛馬達是細菌趨化網路的輸出端。這個信號網路控制細菌上多個鞭毛馬達的轉動方向，從而使細菌交替直線運動-原地翻轉，進行有偏向性地隨機遊動，以趨向對細菌有利的環境。本項目將系統研究趨化信號網路如何協調多個馬達的運行，並理解這種馬達協調在細菌行為上的意義。對細菌趨化網路多路輸出端協調機制的研究將有助於理解其它生物網路，並有助於尋找網路輸出協調的普適規律。
結題摘要
生物信號網路如何協調控制其多路輸出端是一個普遍存在的問題。細菌趨化網路是研究此問題的一個典型網路。鞭毛馬達是其輸出端。趨化信號網路控制細菌上多個鞭毛馬達的轉動方向，以趨向對細菌有利的環境。我們在項目執行過程中，取得了以下主要成果：1、結合納米金球標記馬達及雷射暗場技術，發展了對馬達轉向改變動力學準確觀測的實驗手段。2、系統研究了協調控制多個馬達的機制之一：趨化信號網路的噪聲，準確測量了噪聲幅度，並發現此噪聲能提高趨化靈敏度。3、系統探索了趨化信號網路多路輸出端協調機制，分析了兩個機制（網路噪聲及成束鞭毛力學耦合）的分別貢獻，並探索了輸出端協調在細菌趨化行為上的意義。4、發現了鞭毛馬達別構調控的非平衡機制。5、對鞭毛馬達力矩產生動力學進行了準確測量。6、發現細菌能適應其生長條件而調節其趨化行為。在本項目執行期間，共發表通訊作者SCI論文5篇，包括Nature Physics 1篇，PNAS 2篇，Biophysical Journal 1篇，Phys. Rev. E 1篇。其它一些重要結果也已投稿。
