the dynamics of the partitioning of the bacteria: lattice ...

14 downloads 0 Views 2MB Size Report
Martin Howard ในการอธิบายพลวัฒการสั่นของ Min โปรตีนนี้ การวิจัยครั้งนี้ได ศึกษาแบบ ... คล องกับผลการทดลองและผลลัพธ ของ Martin Howard ดังนั้น LBM สามารถเป น ...
THE DYNAMICS OF THE PARTITIONING OF THE BACTERIA: LATTICE-BOLTZMANN METHOD

WAIPOT NGAMSAAD

A THESIS SUBMITTED IN PARTIAL FULFILMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE (PHYSICS) FACULTY OF GRADUATE STUDIES MAHIDOL UNIVERSITY 2005 ISBN 974-04-5821-1 COPYRIGHT OF MAHIDOL UNIVERSITY

Fac. of Grad. Studies, Mahidol Univ.

Thesis / v

พลวัตการแบงตัวของแบคทีเรีย: วิธีแลททิตโบทซมานน

(THE DYNAMICS OF THE

PARTITIONING OF THE BACTERIA: LATTICEBOLTZMANN METHOD)

ไวพจน งามสอาด

4636309 SCPY/M

วท.ม. (ฟสิกส) คณะกรรมการควบคุมวิทยานิพนธ : อิ มิง ถัง, Ph.D. (PHYSICS), วรรณพงษ เตรียมโพธิ์, Ph.D. (PHYSICS), นรินทร นัฐวุฒิ, Ph.D. (PHYSICS), มีโชค ชูดวง, Ph.D. (MATHEMATICS) บทคัดยอ การวิจัยนี้ศึกษาพลวัฒการสั่นของ Min โปรตีนในแบคทีเรียอีโคไล (Escherichia coli) การสั่นนี้ เกี่ยวของกับปฏิกิริยาของโปรตีน MinC MinD และ MinE ซึ่งโปรตีนเหลานี้เปนตัว กําหนดใหแบคทีเรียแบง ตัวตรงบริเวณกึ่งกลางตัวไดถูกตอง ในการศึกษานี้ไดใช Lattice Boltzmann Method (LBM) แกชุดสมการ ปฏิกิริยาการแพร (reaction-diffusion) ที่เสนอโดย Martin Howard ในการอธิบายพลวัฒการสั่นของ Min โปรตีนนี้ การวิจัยครั้งนี้ไดศึกษาแบบ จําลองของการแบงตัวของอีโคไลทั้งในระบบ 1 มิติ และ 2 มิติ พบวา ผลลัพธที่ไดจาก LBM สอด คลองกับผลการทดลองและผลลัพธของ Martin Howard ดังนั้น LBM สามารถเปน ทางเลือก หนึ่งในการจําลองแบบปญหาในระบบชีววิทยาที่ซับซอนที่อธิบายไดดวยสมการปฏิกิริยาการแพร สําหรับ ผลลัพธที่ไดในแบบจําลอง 2 มิติพบวาแบคทีเรียที่มีรูปรางสัดสวนความกวางตอความยาว เปน 1:2 การสั่นของ Min โปรตีนสอดคลองกับผลการทดลองเปนอยางดี และพบวาแบคทีเรียอีโค ไลที่มีรูปรางสี่เหลี่ยมจัตุรัสการสั่น ของ Min โปรตีนไมสามารถเปนไปอยางปกติ 65

หนา

ISBN 9740458211

Fac. of Grad. Studies, Mahidol Univ.

Thesis / iv

THE DYNAMICS OF THE PARTITIONING OF THE BACTERIA: LATTICEBOLTZMANN METHOD. WAIPOT NGAMSAAD 4636309 SCPY/M M.Sc. (PHYSICS) THESIS ADVISORS : I-MING TANG, Ph.D. (PHYSICS), WANNAPONG TRIAMPO, Ph.D. (PHYSICS), NARIN NATTAVUT, Ph.D. (PHYSICS), MEECHOKE CHUEDOUNG, Ph.D. (MATHEMATICS)

ABSTRACT We present a Lattice Boltzmann Method (LBM) for studying the dynamics of the oscillations of the min proteins in Escherichia coli. The oscillations depend on MinC, MinD and MinE proteins. These proteins are required for proper placement of the division septum at middle of the bacterial cell. Here, the LBM is applied to the set of the deterministic reaction di usion equations proposed by Howard et al. to describe the dynamics of the Min proteins. This determines the midcell division plane at the cellular level. We use the LBM to study the dynamic pole-to-pole oscillations of the min proteins in one and two dimensional problem. The LBM results are in good agreement with those of Howard et al., and agree qualitatively with the experimental results. Our results indicate that the LBM can be an alternative computational tool for simulating problems dealing with complex biological system which are described by the reaction-di usion equations. We also use the LBM for a two dimensional system to investigate the possible evolutionary connection between the shape and cell division of E. coli. The results show that, for the dimension 1x2, the oscillatory pattern is the most consistent with the experimental results. They also suggest that as the dimension of the system approaches square shape, the oscillatory pattern no longer places the cell division of E. coli. at the proper position. KEY WORDS : LATTICE BOLTZMANN METHOD / BACTERIA / E. COLI CELL DIVISION / MIN PROTEINS / MINCDE OSCILLATION 65 pp. ISBN 974-04-5821-1

Suggest Documents