محاكاة الكمبيوتر المرخص للكشف عن القوة في أمراض القلب والأوعية الدموية

ملخص

القوى الميكانيكية مطلوبة للعديد من الوظائف في علم الأحياء، على سبيل المثال، تلعب القوى التي ينشئها القلب دورًا حيويًا في الجهاز القلبي الوعائي حيث تنظم وظائف الأوعية الدموية مثل محاذاة الخلايا البطانية مع تدفق الدم وتنظيم حجم خلايا الدم الحمراء وإعادة تشكيل القلب. لهذا السبب، تعتبر القوى الميكانيكية مهمة في العديد من أمراض القلب والأوعية الدموية بما في ذلك قصور القلب وارتفاع ضغط الدم وتصلب الشرايين. ومع ذلك، فإن كيفية استشعار القوة في صحة القلب والأوعية الدموية والمرض يعد حاليًا سؤالًا مهمًا ولكنه لم يتم حله في علم الأحياء. سيستخدم هذا المشروع أحدث المنهجيات الحسابية للإجابة على هذا السؤال. هذه المعرفة الجديدة أمر بالغ الأهمية، وسوف تمكن من اتباع نهج علاجي جديد ومحسن لأمراض القلب والأوعية الدموية.

إن التحديد الحديث لـ Piezo1 كجهاز استشعار للقوة الميكانيكية يجعله لاعبًا رئيسيًا في صحة القلب والأوعية الدموية والأمراض. Piezo1 هو مستشعر ميكانيكي مهم في الخلايا البطانية وخلايا الدم الحمراء والخلايا الليفية القلبية وأنواع الخلايا الأخرى. Piezo1 عبارة عن قناة أيونية كبيرة، وتتمثل مهمتها في اختراق الأيونات استجابة للمحفزات الميكانيكية. الطفرات التي تؤدي إلى خلل في Piezo1 قد تورطت في عدد من أمراض القلب والأوعية الدموية البشرية بما في ذلك كثرة كريات الفم الوراثية المجففة وخلل التنسج اللمفاوي الخلقي. كما تم تحديد الروابط الوراثية لأمراض أخرى مثل الدوالي وارتفاع ضغط الدم. لذلك، فإن فهم الآليات التي يستطيع من خلالها Piezo1 استشعار القوة الميكانيكية والاستجابة لها أمر بالغ الأهمية لأنه يمكن أن يؤدي إلى الفهم الجزيئي لأمراض القلب والأوعية الدموية.

في هذا المشروع، سيستخدم الطالب محاكاة الديناميكيات الجزيئية والنمذجة الجزيئية لتحديد كيف يمكن للطفرات المسببة للأمراض أن تغير تنشيط Piezo1. تعد محاكاة الديناميكيات الجزيئية تقنية راسخة تمكننا من متابعة ديناميكيات البروتينات الغشائية في بيئة الغشاء. ولذلك، فإنها يمكن أن توفر فهمًا جزيئيًا وديناميكيًا تفصيليًا لوظيفة البروتينات الغشائية. الهدف المحدد هو:

1. بناء نماذج حاسوبية لتنشيط قناة Piezo1 البشرية من النوع البري بواسطة القوى الميكانيكية.

2. تحديد التأثيرات على نماذج طفرات الأمراض البشرية.

3. تحديد ما إذا كان تركيز الكوليسترول يغير تأثيرات الطفرات.

سيعمل هذا المشروع على تمكين الطالب من تطوير المهارات الحسابية المتطورة التي قد تحسن بشكل كبير إمكانية التنبؤ بنتائج المرض بناءً على البيانات الجينية. سيكون الطالب جزءًا من فريق متعدد التخصصات يدرس بالفعل Piezo1 ولديه خبرة واسعة في كيفية دراسة قناة Piezo1 باستخدام الأساليب الحسابية والمختبرية المتقدمة. تناسب هذه الفرصة الطالب الذي لديه خلفية في علم الأحياء أو الكيمياء الحيوية أو الكيمياء أو الفيزياء، أو مزيج من هذه الخلفيات. سيتم توفير التدريب على عمليات المحاكاة الجزيئية أو الأساليب الحسابية المرتبطة بها، وبالتالي ليست هناك حاجة إلى خبرة سابقة.

المراجع

1. Chong, J., D. De Vecchis, A.J. هايمان، أو في بوفستيان، إم جي لودلو، جي شي، دي جي. الزان، وAC كالي. 2021. تشير نمذجة Piezo1 كاملة الطول إلى أهمية الطرف N القريب لهيكل القبة. بيوفيس. ج.120: 1343-1356.
2. دي فيكيس، د.، د.ج. الزان، وAC كالي. 2021. محاكاة الديناميكيات الجزيئية لفتح قناة Piezo1 عن طريق زيادة توتر الغشاء. بيوفيس. ج.120: 1510-1521.
3. شي، ج.، أ.ج. هايمان، د. دي فيكيس، ج. تشونغ، إل. ليختنشتاين، ت.س. فيوترز، م. روحي، أ.ن. سالفاير، ن. أوج، إيه سي كالي، ودي جي. خشب الزان. 2020. السفينغوميليناز يعطل التعطيل في قنوات PIEZO1 الداخلية. ممثل الخلية 33.
4. Li, J., B. Hou, S. Tumova, K. Muraki, A. Bruns, M.J. Ludlow, A. Sedo, A.J. هيمان، إل. ماكيون، آر. إس. يونغ، إن واي يولداشيفا، واي مجيد، إل إيه ويلسون، بي رود، إم إيه بيلي، إتش آر كيم، زي فو، دال. كارتر، جيه. بيلتون، إتش. إمري، بي. أجوه، تي.إن. عزيزي ر.م. كوبون، إم تي. كيرني، ك.ر. براساد ، بي سي. إيفانز، جي إف إكس. أينسكوف، ودي جي. خشب الزان. 2014. تكامل Piezo1 بين بنية الأوعية الدموية والقوة الفسيولوجية. طبيعة. 515: 279-282.
5. بيتش، دي جي، وأيه سي كالي. 2019. استشعار القوة بواسطة قنوات بيزو في صحة وأمراض القلب والأوعية الدموية. تصلب الشرايين. تخثر. فاسك. بيول. 39: 2228-2239.

درجة علمية في العلوم البيولوجية، أو طب الأسنان، أو الطب، أو القبالة، أو التمريض، أو علم النفس، أو درجة شرف جيدة في موضوع ذي صلة بموضوع البحث. يعد الحصول على درجة الماجستير في موضوع ذي صلة أمرًا مرغوبًا فيه ولكنه ليس ضروريًا.

يجب على المتقدمين الذين لا تتحدث الإنجليزية لغتهم الأولى تقديم دليل على أن لغتهم الإنجليزية كافية لتلبية المتطلبات المحددة لدراستهم. الحد الأدنى لمتطلبات هذا البرنامج في اختبارات IELTS وTOEFL هي: • امتحان IELTS من المجلس الثقافي البريطاني - مجموع إجمالي 7.0، على ألا يقل أي عنصر عن 6.5. • TOEFL iBT - مجموع نقاط 100 على أن لا يقل عنصر الاستماع والقراءة عن 22، وعنصر الكتابة لا يقل عن 23، وعنصر التحدث لا يقل عن 24.