Reidun Twarock - Reidun Twarock

Reidun Twarock
Reidun Twarock.jpg
NárodnostNěmec
Alma materTechnische Universität Clausthal
Známý jakoMatematická biologie, Virologie, Bioinformatika
Vědecká kariéra
PoleMatematik, Biolog
InstituceUniversity of York

Reidun Twarock (Němec:[ˈʁaɪdɐn ˈtvæʁɔk][1]) je Němec -rozený matematický biolog na University of York. Je známá vývojem matematických modelů viry založené na vyšší dimenzi mříže.[2][3]

Vzdělávání

Twarock původně studoval matematickou fyziku na univerzitách v Kolín nad Rýnem a Koupel. Během svého doktorského studia v Technische Universität Clausthal experimentovala kvantově mechanické modely omezené na povrch koule.

Výzkum

Na počátku dvacátých let, při přemýšlení o Penroseovy obklady a různými způsoby dělení povrchu koule dokázala přijít s modelem popisujícím výjimečnou strukturu papovaviridae, odpověděl na virologickou otázku, která byla otevřená více než dvacet let.[4] Téměř všechny dvacetistěnové viry mají bílkoviny Na jejich kapsidy seskupeno do pěti a šestek, přičemž struktura umožňuje nanejvýš 12 shluků po pěti; ale papovaviridae, včetně rakoviny děložního čípku HPV, mají 72 shluků po pěti[5] Toto rozložení bílkovin neodpovídalo žádnému sférický mnohostěn známý matematice. Twarockův model papovaviridae musel být matematicky i biologicky nový - připomínal Penroseův obklad omotaný kolem koule.

Poté Twarock vstoupil do virologie a začal důsledně spojovat strukturu virů se základními myšlenkami v roce geometrie. Bylo dobře známo, že viry mají icosahedral tvar a symetrie, ale jediné, co se o nich říkalo, bylo, že někdy vlastnili roviny translační symetrie, což způsobilo, že se podobají Goldbergova mnohostěna. Otázka výjimečné povahy papovaviridae byla vyřešena, ale nebyla to jednorázová - HK97 také nelze považovat za mnohostěn Goldberg. Twarockova studie o těchto virech ji vedla k přesvědčení, že existuje mnohem více vhledu do virologie, který lze získat z matematiky. Matematická virologie předtím studovala pouze povrchy viru pomocí modelů, které byly obklady z 2 koule; Twarock doufal, že půjde dál, než aby osvětlil trojrozměrný proteinová struktura a genom obal.[6]

Bylo známo, že pomocí rotací lze jednoduché kapsidové vzory „generovat“ z jediného tvaru tím, že se z nich vytvoří kopie a budou se pohybovat způsoby, které zachovají symetrii. Twarock se rozhodl zvážit přidání vnějšího překladu k tomuto procesu generování, který vytvořil docela složité vzory bodů v 3D prostoru. Ukázalo se, že tyto vzorce velmi přesně předpovídají tvar a velikost proteinů i strukturu zabaleného genetického materiálu pro mnoho virů, včetně Nodaviridae.[7]

Ukázalo se, že modely jsou užitečné pro studium shromáždění a genomů RNA viry. Způsob, jakým se tyto viry shromažďují, vyžaduje, aby se proteiny váže na specifické sekvence v genomu, které končí v trojrozměrných umístěních[8] to lze určit matematicky.[9]

Některé různé viry vyžadují různé trojrozměrné modely, a tak Twarock nadále zkoumal matematiku a biologii ve hře.[10][11] Více poznatků bylo získáno pomocí metody generování „cut and project“ Penroseovy obklady. Její modely lze považovat za rozmačkané trojrozměrné obrázky 6-demikubický plástev obklady, „šestrozměrná verze“ trojrozměrného Čtyřboký-oktaedrický plástev. Různé viry jsou modelovány různými podmnožinami vrcholů této mřížky. Zdá se, že viry používají tyto vzory, protože jsou nejstabilnějším způsobem připojení více interagujících vrstev, které všechny mají ikosahedrální symetrie.

Její práce má aplikace pro studium nanomateriály.[12]

Ocenění a vyznamenání

  • Získala rok 2018 IMA Zlatá medaile [13]

Viz také

Reference

  1. ^ "Struktura viru prostřednictvím matematického mikroskopu od Reiduna Twarocka". Citováno 17. září 2020.
  2. ^ Stewart, Iane. Matematika života. Základní knihy, 2011.
  3. ^ Cepelewicz, Jordana (19. července 2017), „Osvětlovací geometrie virů“, Časopis Quanta
  4. ^ R. Twarock, Obkladový přístup k sestavě kapsidy viru vysvětlující strukturní hádanku ve virologii, Journal of Theoretical Biology, svazek 226, číslo 4, 21. února 2004, strany 477-482, ISSN 0022-5193
  5. ^ Rayment, I., et al. „Struktura kapsidy viru polyomu při rozlišení 22,5 A.“ Nature 295,5845 (1982): 110-115.
  6. ^ West, Mark (30. září 2007). „Symetrický přístup k virům“. Plus matematika. plus časopis. Citováno 30. listopadu 2014.
  7. ^ Keef, Thomas a Reidun Twarock. „Afinní rozšíření ikosahedrální skupiny s aplikacemi pro trojrozměrnou organizaci jednoduchých virů.“ Časopis matematické biologie 59,3 (2009): 287-313.
  8. ^ Rolfsson, Óttar, Middleton, Stefani, Manfield, Iain W. a kol. (9 dalších autorů) (2016) Direct Evidence for Packaging Signal-Mediated Assembly of Bacteriophage MS2. Journal of Molecular Biology. 431-448. ISSN 0022-2836
  9. ^ Vlastní shromáždění virových kapsid prostřednictvím přístupu Hamiltonian Paths: Případ Bacteriophage MS2
  10. ^ R.Twarock, M. Valiunas, & E. Zappa (2015) Orbits of crystallographic embeddings of non-crystallographic grupps and applications to virology. Acta Crystallogr. A71, 569-582
  11. ^ E. Zappa, E.C.Dykeman & R. Twarock (2014) O struktuře podskupiny hyperoktaedrické skupiny v šesti dimenzích, Acta Cryst A 70, 417-428
  12. ^ Poznej svou cibuli, svazek 10, s. 244, duben 2014
  13. ^ [1]

externí odkazy