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物理学家研究细胞受体的无法解释的行为

新墨西哥大学物理与天文学系副教授詹姆斯·托马斯(James L. Thomas)在当地高中生恩尼斯·奎因(Ennis Quinn)的协助下,一直在使用计算模型来解释受体在细胞膜上分布的异常模式。

细胞受体是生物学研究中的关键课题,因为它们促进了多种形式的细胞通讯。它们在整个细胞表面的分布会对这些细胞间通讯产生重大影响,进而影响多种身体过程。然而,受体在细胞膜上扩散的观察与理论计算并不一致。

“在过去的四十年中,物理学家一直感到不安的是,细胞膜蛋白的扩散速度比'应'慢两个数量级,如果用'应该'的意思是'物理学家认为基于膜粘度的扩散速度有多快” ,托马斯解释道。

托马斯的当前项目是受到科罗拉多大学副教授凯瑟琳·斯潘迪耶(Kathrin Spendier)在检查细胞免疫反应过程中意外发现的启发。她发现,在细胞膜上发现的受体以令人惊讶的均匀方式隔开,而不是像预期的那样更随机地分散。

为了解决这个难题,Thomas正在使用UNM高级研究计算中心的资源来模拟细胞受体的扩散。通过运行许多具有微小参数差异的MatLab模拟试验,研究小组希望找出这些受体神秘行为的原因。托马斯评论道:“ MatLab一直非常易于使用,因为我们可以在本地笔记本电脑上构建和测试我们的代码,并在(我们认为)正常工作时将其移植到CARC!”

托马斯(Thomas)相信,这项研究将扩大对各种生物现象的认识。“也许生物学中所有跨膜细胞信号传导过程的一半是由受体聚集介导的。因此,了解受体的分布非常重要。例如,随着扩散系数的增加,受体的分散可能是受体的重要机制。脱敏,以避免信号传导机制饱和。”他报告说。

研究小组希望在2021年夏天之前提交有关其项目第一阶段的论文。托马斯(Thomas)讨论了有关细胞受体扩散的未来研究项目的可能性,并写道:“我们的工作中始终出现新的想法。实际上,经过验证后,工作中最困难的部分是弄清楚哪些问题不问!”

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