Для Уилла Мэзера, доцента физики и преподавателя Интегрированной учебной программы Научного колледжа, изучение очередей или очередей имело решающее значение в попытке понять, как клетки справляются с узкими местами, ограничивающими переработку белков.
Работа, представленная в течение первого семестра Мазера в качестве доцента, привлекла внимание Национального научного фонда в виде гранта в размере 960 000 долларов.
Используя историю теории очередей и работая на стыке статистики, физики, инженерии, биологии и информатики, Мазер пытается расширить понимание ожидания в очереди на то, как работают клетки, особенно в том, что касается возможных последствий. белковых пробок внутри ячеек.
«Если вы рассматриваете аналогию с метро, это довольно уместно», — сказал Мазер. "Метро может обслуживать определенное количество клиентов с помощью ограниченного количества точек. Если поток правильный, система работает нормально.
Если люди приедут группами, это может заклинить систему. То же самое и в клетках."
В аналогии с метро ферменты действуют как привратники, а белки — как потребители. Белки пытаются переработать, чтобы их можно было превратить в другие белки, но ферменты могут справиться только с таким большим объемом трафика, а белки либо не перерабатываются, либо им нужно найти альтернативные пути.
«Лучше понимая эти пути, мы обнаруживаем ассоциации с развитием, воспалением, раком — все они являются потенциальными областями воздействия», — сказал Мазер. "В принципе, у каждой клетки есть ограниченные ресурсы для переработки белков.
Пути, связанные с тем, что мы считаем положительным развитием этих белков, могут пересекаться с путями, связанными с передачей информации или менее желательными исходами, такими как рак.
"Сейчас мы используем простую обычную бактерию E. coli и используя флуоресцентные белки, чтобы увидеть, как цепи ведут себя в отдельных клетках, чтобы понять влияние этих путей », — сказал Мазер.
Понимая эти узкие места, Мазер стремится открыть механизм, лежащий в основе естественного устранения узких мест в клетках, направляя свои белки на разные «серверы» для вторичной переработки. Он сказал, что его исследование затем создаст интуитивно понятные и мощные количественные модели для этих узких мест, а также создаст новые молекулярные инструменты для синтетической биологии и биотехнологии в целом, которые позволят создавать большие масштабируемые биологические схемы в бактериях.
По его словам, это расширит границы как традиционной, так и синтетической биологии.