Рейдун Тварок - Reidun Twarock

Рейдун Тварок
Рейдун Тварок.jpg
НациональностьНемецкий
Альма-матерTechnische Universität Clausthal
ИзвестенМатематическая биология, Вирусология, Биоинформатика
Научная карьера
ПоляМатематик, Биолог
УчрежденияЙоркский университет

Рейдун Тварок (Немецкий:[ˈʁaɪdɐn ˈtvæʁɔk][1]) это Немецкий -рожденный математический биолог на Йоркский университет. Она известна разработкой математических моделей вирусы основанный на многомерном решетки.[2][3]

Образование

Первоначально Тварок изучал математическую физику в университетах Кёльн и Ванна. Во время ее доктора философии в Technische Universität Clausthal она экспериментировала с квантово-механический модели, ограниченные поверхностью сферы.

Исследование

В начале 2000-х, думая о Плитка Пенроуза и различные способы разделения поверхности сферы, она смогла придумать модель, описывающую исключительную структуру papovaviridae, отвечая на вопрос по вирусологии, открытый более двадцати лет.[4] Почти все икосаэдрические вирусы имеют белки на их капсиды сгруппированы в группы по пять и шесть штук, структура допускает не более 12 групп по пять штук; но papovaviridae, в том числе вызывающие рак шейки матки ВПЧ, есть 72 группы по пять[5] Этот макет белков не соответствовал никаким сферический многогранник известна математике. Модель papovaviridae Тварока должна была быть не только биологически новой, но и математически новой - она ​​напоминала плитку Пенроуза, обернутую вокруг сферы.

После этого Тварок занялся вирусологией и начал строго связывать структуру вируса с фундаментальными идеями в геометрия. Было хорошо известно, что вирусы икосаэдр формы и симметрии, но единственное, что о них говорили, было то, что иногда они обладали плоскими поступательная симметрия, заставляя их напоминать многогранники Гольдберга. Вопрос об исключительной природе papovaviridae был решен, но не разово - HK97 также нельзя было считать многогранником Гольдберга. Изучение этих вирусов Тварок привело ее к мысли, что в вирусологии можно гораздо больше узнать о математике. Математическая вирусология раньше изучала только поверхности вируса, используя модели, которые были мозаики из 2-сфера; Тварок надеялся пойти дальше, чтобы осветить трехмерный белковая структура и геном упаковка.[6]

Было известно, что с помощью вращения можно «сгенерировать» простые узоры капсидов из одной формы, сделав ее копии и перемещая их таким образом, чтобы сохранить симметрию. Twarock решил рассмотреть возможность добавления внешнего перевода в этот процесс генерации, который создал довольно сложные паттерны точек в трехмерном пространстве. Оказалось, что эти закономерности очень точно предсказывают форму и размер белков, а также структуру упакованного генетического материала для многих вирусов, включая Nodaviridae.[7]

Модели оказались полезными для изучения сборки и геномов РНК-вирусы. Способ, которым эти вирусы собираются, требует, чтобы белки связывались с определенными последовательностями в геноме, которые в конечном итоге оказываются в трехмерных местах.[8] это можно определить математически.[9]

Некоторым различным вирусам требуются разные трехмерные модели, поэтому Тварок продолжал исследовать математику и биологию в игре.[10][11] Больше информации было получено с использованием метода "вырезать и спроектировать" мозаики пенроуза. Ее модели можно рассматривать как сжатые трехмерные изображения 6-полукубические соты плитка, "шестимерная версия" трехмерного Тетраэдрально-восьмигранные соты. Различные вирусы моделируются разными подмножествами вершин этой решетки. Похоже, что вирусы используют эти шаблоны, потому что они являются наиболее стабильным способом соединения нескольких взаимодействующих слоев, которые все имеют икосаэдрическая симметрия.

Ее работы имеют приложения к изучению наноматериалы.[12]

Награды и почести

  • Награждена премией 2018 г. IMA Золотая медаль [13]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Структура вируса с помощью математического микроскопа Рейдуна Тварока". Получено 17 сентября 2020.
  2. ^ Стюарт, Ян. Математика жизни. Основные книги, 2011.
  3. ^ Чепелевич, Джордана (19 июля 2017 г.), «Светящаяся геометрия вирусов», Журнал Quanta
  4. ^ Р. Тварок, мозаичный подход к сборке вирусного капсида, объясняющий структурную загадку в вирусологии, Журнал теоретической биологии, том 226, выпуск 4, 21 февраля 2004 г., страницы 477-482, ISSN 0022-5193
  5. ^ Раймент И. и др. «Структура капсида вируса полиомы при разрешении 22,5 A». Nature 295.5845 (1982): 110-115.
  6. ^ Уэст, Марк (30 сентября 2007 г.). «Симметричный подход к вирусам». Плюс математика. плюс журнал. Получено 30 ноября 2014.
  7. ^ Киф, Томас и Рейдун Тварок. «Аффинные расширения группы икосаэдров с приложениями к трехмерной организации простых вирусов». Журнал математической биологии 59.3 (2009): 287-313.
  8. ^ Рольфссон, Аттар, Миддлтон, Стефани, Мэнфилд, Иэн В. и др. (Еще 9 авторов) (2016) Прямые доказательства для сборки бактериофага MS2, опосредованной сигналом упаковки. Журнал молекулярной биологии. С. 431-448. ISSN 0022-2836
  9. ^ Самосборка вирусных капсидов с помощью подхода гамильтоновых путей: случай бактериофага MS2
  10. ^ Р. Тварок, М. Валиунас, Э. Заппа (2015) Орбиты кристаллографических вложений некристаллографических групп и приложения к вирусологии. Acta Crystallogr. A71, 569-582
  11. ^ E. Zappa, E.C. Dykeman & R. Twarock (2014) О структуре подгруппы гипероктаэдрической группы в шести измерениях, Acta Cryst A 70, 417-428
  12. ^ Знай свой лук, Том 10, стр. 244, апрель 2014 г.
  13. ^ [1]

внешняя ссылка