细菌种群中对抗噬菌体的适应性免疫动力学
生物物理
2019-09-11 v2 种群与进化
摘要
CRISPR（成簇规律间隔短回文重复序列）机制使细菌能够通过获取靶向病毒基因组中特定序列的短基因组序列（间隔子）来适应性防御噬菌体。我们提出一个种群动力学模型，其中免疫既可获得也可丢失。该模型预测了细菌与噬菌体种群能够共存的状态、种群呈现阻尼振荡的其他状态，以及其中一种群被驱动至灭绝的另一些状态。我们的模型考虑两个关键参数：（1）获取难易度与（2）间隔子在赋予免疫方面的有效性。解析计算和数值模拟表明，如果间隔子主要在获取难易度上不同，或者如果获取它们的概率足够高，细菌会发展出多样化的间隔子种群。另一方面，如果间隔子主要在其有效性上不同，它们的最终分布将高度集中，类似于“赢者通吃”情景，导致专门的间隔子分布。细菌可通过主动调节其总体获取概率在这些极限行为之间插值。
引用
@article{arxiv.1510.06082,
title = {Dynamics of adaptive immunity against phage in bacterial populations},
author = {Serena Bradde and Marija Vucelja and Tiberiu Tesileanu and Vijay Balasubramanian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.06082},
year = {2019}
}
备注
17 pages, 4 Figures and Supplementary Materials