Modelling the effect of quorum sensing in fluid flow on biofilm function
模拟流体流动中群体感应对生物膜功能的影响
基本信息
- 批准号:2857304
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- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2023
- 资助国家:英国
- 起止时间:2023 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
We need to understand microbial communities, whether in the context of antimicrobial resistance (AMR) or their key role in global carbon cycling. This requires understanding cell-environment and cell-cell interactions. Bacterial biofilms are the prevalent form of life, conferring numerous benefits to their inhabitants including AMR. In biofilms, highly mobile molecules are both secreted and taken up by cells, some of which increase production of the same molecules. Such auto-inducer systems enable cells to sense local population density (so called quorum-sensing, QS [2]). However, observing such systems at the single cell level has revealed great heterogeneity. This project will iterate between mathematical models, simulations and experiments to understand how, within bacterial biofilms, spatially confined fluid flows, epigenetic inheritance, protein dynamics and multi-scale stochasticity in small-molecule-transport mediated auto-inducer systems, result in a heterogeneous gene expression and macroscopic biological function.The student will 1) Use Bayesian approaches to connect current models of bacterial quorum sensing in fluid flow to data 2) Couple the population-level transport model to intracellular dynamics and to the effect of cell lineage. 3) Use agent-based and upscaled continuum models to test biological hypotheses and scenarios under different assumptions. Feedback and iteration with wet-lab data will identify and test the effects of key parameters that can be manipulated experimentally (e.g. growth chamber geometry, growth media, quorum-sensing genotype, inter-and intracellular mobility or identifying new targets for the fluorescence imaging). The outcome will be an integrated understanding of how effects at different scales (gene networks, quorum sensing, cell lineages, fluid flows) determine biofilm function.The supervisory team is built with to facilitate feedback between modelling and application. Two are biologists by background (Chris and Rok) [3] and two mathematicians (Igor and Philip) [4-5]. From those backgrounds, Chris has developed as a modeller and Philip has specialised in the biological study system.
我们需要了解微生物群落,无论是在抗菌素耐药性(AMR)的背景下,还是在全球碳循环中的关键作用。这需要了解细胞与环境和细胞与细胞的相互作用。细菌生物膜是普遍存在的生命形式,为它们的居民带来许多好处,包括AMR。在生物膜中,高度移动的分子既被细胞分泌又被细胞吸收,其中一些增加了相同分子的产生。这种自动诱导系统使细胞能够感知局部群体密度(所谓的群体感应,QS [2])。然而,在单细胞水平上观察这样的系统揭示了巨大的异质性。该项目将在数学模型,模拟和实验之间进行转换,以了解如何在细菌生物膜内,空间受限的流体流动,表观遗传遗传,蛋白质动力学和小分子转运介导的自诱导系统中的多尺度随机性,导致异质性基因表达和宏观生物学功能。学生将1)使用贝叶斯方法将流体流动中的细菌群体感应的当前模型与数据连接2)将群体水平的传输模型与细胞内动力学和细胞谱系的影响耦合。3)使用基于代理和升级的连续模型来测试不同假设下的生物假设和情景。湿实验室数据的反馈和迭代将识别和测试可以通过实验操作的关键参数的影响(例如,生长室几何形状、生长培养基、群体感应基因型、细胞间和细胞内迁移率或识别荧光成像的新靶标)。其结果将是对不同尺度(基因网络,群体感应,细胞谱系,流体流动)的影响如何决定生物膜功能的综合理解。监督团队的建立有助于模型和应用之间的反馈。两个是生物学家的背景(克里斯和罗克)[3]和两个数学家(伊戈尔和菲利普)[4-5]。在这些背景下,Chris发展成为一名建模师,Philip则专注于生物学研究系统。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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