Time dependent asymptotic analysis of the gene regulatory network of the AcrAB-TolC efflux pump system in gram-negative bacteria.
Time dependent asymptotic analysis of the gene regulatory network of the AcrAB-TolC efflux pump system in gram-negative bacteria.
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DOI：
10.1007/s00285-021-01576-4
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发表时间：
2021-03-10
影响因子：
1.9
通讯作者：
King JR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Youlden GH;Ricci V;Wang-Kan X;Piddock LJV;Jabbari S;King JR
外排泵是细菌内在和进化抗性的机制。如果外排泵可以排出抗生素，使其在细胞内的浓度低于杀死阈值，则细菌对抗生素具有抗性。外排泵可以是特定的，或者它们可以泵送各种不同的物质。这就是为什么许多外排泵赋予多药耐药性（MDR）的原因。特别是AcrAB−TolC外排泵系统的过表达在沙门氏菌和大肠杆菌中都赋予了MDR。我们认为复杂的基因调控网络，控制中心控制外排相关基因acrAB和acrEF在沙门氏菌的基因表达。我们提出的第一个数学模型，这个基因调控网络的形式的一个系统的常微分方程。使用时间相关的渐近分析，我们详细研究了各种不同的时间尺度上的外排系统的行为。稳态的渐近近似提供了外排抑制靶点的分析比较。
Efflux pumps are a mechanism of intrinsic and evolved resistance in bacteria. If an efflux pump can expel an antibiotic so that its concentration within the cell is below a killing threshold the bacteria are resistant to the antibiotic. Efflux pumps may be specific or they may pump various different substances. This is why many efflux pumps confer multi drug resistance (MDR). In particular over expression of the AcrAB−TolC efflux pump system confers MDR in both Salmonella and Escherichia coli. We consider the complex gene regulation network that controls expression of genes central to controlling the efflux associated genes acrAB and acrEF in Salmonella. We present the first mathematical model of this gene regulatory network in the form of a system of ordinary differential equations. Using a time dependent asymptotic analysis, we examine in detail the behaviour of the efflux system on various different timescales. Asymptotic approximations of the steady states provide an analytical comparison of targets for efflux inhibition.
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