REAL-PhD

Mikrobiális közösségek koordinációjának vizsgálata ágens-alapú modellekkel

Juhász, János (2019) Mikrobiális közösségek koordinációjának vizsgálata ágens-alapú modellekkel. PhD thesis, Pázmány Péter Katolikus Egyetem.

[img]
Preview
Text
JuhC3A1sz_JC3A1nos_PhD_dissz_EFOP_DOI_A.pdf

Download (3MB) | Preview
Supervisor name: Pongor, Sándor
DOI identifier : 10.15774/PPKE.ITK.2019.002

Abstract

A baktériumok mikrométeres méretű élőlények, Földünk legelterjedtebb sejtes létformái. Sikerük egyik titka, hogy leggyakrabban csoportokat alkotnak, amelyek tagjai amellett, hogy versengenek az erőforrásokért együttműködésre is képesek. Ekkor a közösség tagjai koordinálják bizonyos tulajdonságaikat, funkcióikat és közösen hatékonyabb működésre képesek, mint az egyes egyedek önállóan. A koordináció több szinten valósulhat meg. Például genomi szintű koordinációnak tekinthető, ha horizontális géntranszfer segítségével egy mikrobiom tagjai összehangolhatják rezisztenciagén készletüket, és ez képessé teszi őket egymás tolerálására és más sejtek elleni hatékony fellépésre. Metabolizmus szintű koordinációról beszélhetünk quorum sensing esetén, amikor a sejtek a környező sejtsűrűség függvényében összehangoltan módosítják működésüket. A fent említett koordinációs folyamatok elterjedtek a mikrobiális közösségekben, hatásaik illetve az őket irányító faktorok viszont még nem teljesen ismertek. Munkám célja volt ágens-alapú számítógépes modellezés segítségével vizsgálni egyrészt a horizontális géntranszfer kialakulásában fontos szerepet játszó néhány paramétert, és az így létrejött természetes, diverz mikrobiomok viselkedését külső és belső kihívásokkal szemben. Másrészt tanulmányoztam a quorum sensing vezérelte rajzás során megfigyelhető különböző válasz küszöbök szerepét vad típusú, csökkent kommunikációs és kooperációs képességű és antibiotikum termelő sejtek együttélésében. In silico eredményeim alátámasztották a rezisztencia gének horizontális géntranszferének fontosságát stabil összetételű, sok fajt tartalmazó közösségek kialakulásában, és megmutatták, hogy egy így összeszokott mikrobiom, mint például a bélflóra, ellenálló a külső patogénekkel szemben, és képes az antibiotikum multirezisztens csökkent diverzitású közösségek (pl. Clostridium difficile fertőzés) kiszorítására is. Szimulációs eredményeim a quorum sensing modellben rámutattak, hogy az eltérő érzékelési küszöbök lehetővé teszik a különböző életképességű fajok együttélését, valamint munkamegosztás kialakulását az élettérben részlegesen szeparált közösségek között. Ez a jelenség értelmezhető a mikrobák egyfajta önmérsékleteként és lehetővé teszi a kevésbé életképes (ugyanakkor hasznos) fajok megmaradását a közösségben. Ilyen önmérséklet esetén a csökkent kommunikációs és kooperációs képességű sejtek is képesek tartósan együttélni vad típusú társaikkal, ami egybevág a természetben megfigyelhető viselkedésükkel. Továbbá egymással kompatibilis quorum sensing rendszerű fajokat modellezve az antibiotikum termelés bevezetése sem zárta ki a különböző csoportok együttélését, ha az antibiotikum termelő faj bizonyos körülmények között kevésbé volt életképes a másiknál. Szimulációs eredményeim tehát rámutattak néhány egyszerű mechanizmus potenciálisan fontos szerepére az egészségügy és a biotechnológiai ipar számára is fontos komplex jelenségekben.

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Q Science / természettudomány > QH Natural history / természetrajz > QH301 Biology / biológia
SWORD Depositor: Software Sword MTMT
Depositing User: Software Sword MTMT
Date Deposited: 07 Oct 2019 07:43
Last Modified: 07 Oct 2019 07:43
URI: http://real-phd.mtak.hu/id/eprint/814

Actions (login required)

Edit Item Edit Item