寄生和营养相互作用中优化防御、反防御和反反防御 —— 一项建模研究
摘要：宿主-病原体相互作用中，宿主（遭受攻击的生物体）常通过某种有毒化合物自卫，而寄生物则通过产生一种使该化合物失活的酶来应对。在某些情况下，宿主可以通过产生该酶的抑制剂来作出回应，这可以被视为一种反-反自卫。一个例子是头孢菌素、β-内酰胺酶和克拉维酸（β-内酰胺酶的抑制剂）。在这里，我们研究了在进化过程中，与其加强或拓宽防御机制，何时建立反-反自卫更为有利的条件。我们建立了一个描述该现象的数学模型，该模型基于竞争性抑制的酶动力学。我们使用了基于哈伯定律的目标函数，该定律表明毒性效应与毒素浓度的时间积分成正比。尽管底层微分方程非线性，但防御和反-反自卫的最佳配置可以通过解析方式计算。该计算提供了抑制剂的解离常数的阈值。只有当抑制常数低于该阈值时，也就是抑制剂结合强度高的情况下，建立反-反自卫才是划算的。这个理论预测解释了并非所有防御机制都存在反-反自卫的观察结果。我们的结果对计算β-内酰胺类抗生素和β-内酰胺酶抑制剂（如舒巴坦）的最佳混合物，以及植物-食草动物和其他分子生态学相互作用以及抗生素耐药性的对策具有重要意义。
作者：Stefan Schuster, Jan Ewald, Thomas Dandekar, Sybille D"uhring
论文ID：1907.04820
分类：Subcellular Processes
分类简称：q-bio.SC
提交时间：2019-07-11