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麦，永清。；Vo、Tuoi T。；马丁·米尔

肺炎链球菌透明质酸裂解酶降解透明质酸的模型。 （英语） Zbl 1405.92120号

数学。Biosci公司。 303126-138（2018）; 更正同上306197（2018）。
摘要：透明质酸（Hyaluronic acid，Hyaluronan）是一种线性的高分子量多糖，是细胞外基质的重要组成部分。它是一种优良的生物材料，越来越多地应用于生物技术、生物医学应用和药物输送。透明质酸的聚合物链在自然界中有许多不同的长度，可能大到一万倍。由于透明质酸链的生物功能通常取决于其分子量，因此对透明质酸降解过程进行可靠的定量描述具有应用价值。特别是，这种模型的开发应该有助于生产工艺的合理设计，以便为特定应用创建给定分子量类别的聚合物链。本文提出了肺炎链球菌透明质酸裂解酶降解透明质酸的新数学模型。该模型基于过程动力学机制，由感兴趣物种的非线性常微分方程耦合系统组成。利用已发表的实验数据估计了模型参数，理论与实验吻合良好。数值实验和Sobol全局敏感性分析表明，关键模型参数是初始酶浓度和酶吸附和催化的速率常数。

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MSC公司：

92C45型 生化问题中的动力学（药代动力学、酶动力学等）

关键词：

透明质酸；聚合物降解；酶动力学；数学模型；肺炎链球菌；参数估计；敏感性分析

软件：

LSODA公司；DFVLR-SQP公司；SALib公司；科学Py；蟒蛇；github
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{V.Q.Mai}等人，《数学》。Biosci公司。303、126--138（2018；Zbl 1405.92120）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Meyer，K。；Palmer，J.W.，《玻璃体的多糖》，J.Biol。化学。，107, 3, 629-634 (1934)
[2] 弗雷泽，J.R.E。；Laurent，T.C。；Laurent，U.B.G.，《透明质酸：性质、分布、功能和营业额》，J.Intern。医学，242，1，27-33（1997）
[3] Necas，J。；巴托西科娃，L。；Brauner，P。；Kolar，J.，透明质酸（透明质酸）：综述，兽医。医学，53，8，397-411（2008）
[4] Fakhari，A。；Berkland，C.，《透明质酸在组织工程、皮肤填充剂和骨关节炎治疗中的应用和新兴趋势》，生物学报。，9, 7, 7081-7092 (2013)
[5] 斯特恩·R。；Asari，A.A。；Sugahara，K.N.，《透明质酸碎片：信息丰富的系统》，《欧洲细胞生物学杂志》。，85, 699-715 (2006)
[6] Feinberg，R.N。；Beebe，D.C.，《血管生成中的透明质酸》，《科学》，第220、4602、1177-1179页（1983年）
[7] Forrester，J.V。；Balazs，E.A.，高分子量透明质酸抑制吞噬作用。，免疫学，40，435-446（1980）
[8] 鲁克·H·J。；Prehm，P.，从人成纤维细胞和转移性和非转移性黑色素瘤细胞的质膜合成和脱落透明质酸，生物化学。J.，343，1，71-75（1999）
[9] Delmage，J.M。；波瓦斯，D.R。；Jaynes，P.K。；Allerton，S.E.，透明质酸对免疫原性的选择性抑制，临床年鉴。科学实验室。，16, 4, 303-310 (1986)
[10] Sugahara，K.N。；Murai，T。；Nishinakamura，H。；川岛，H。；Saya，H。；Miyasaka，M.，透明质酸寡糖在表达cd44的肿瘤细胞中诱导cd44切割并促进细胞迁移，J.Biol。化学。，278, 34, 32259-32265 (2003)
[11] Gariboldi，S。；M.帕拉佐。；Zanobbio，L。；Selleri，S。；Sommariva，M。；Sfondrini，L。；卡维奇尼，S。；Balsari，A。；Rumio，C.，低分子量透明质酸通过tlr2和tlr4诱导β-防御素2，增强皮肤上皮的自卫能力，J.Immunol。，18132103-2110（2008年）
[12] 新南威尔士州El-Safory。；Fazary，A.E。；Lee，C.K.，透明质酸酶，一组糖苷酶：当前和未来前景，碳水化合物。Polym.公司。，81, 165-181 (2010)
[13] 斯特恩·R。；Kogan，G。；Jedrzejas，M.J。；Šoltéss，L.，切割透明质酸的多种方法，生物技术。高级，25，6，537-557（2007）
[14] Dong，S。；贝克·J·R。；Pritchard，D.G.，化脓性链球菌噬菌体h4489a的透明质酸裂解酶。，生物化学。J.，365，317-322（2002）
[15] 曼泽尔，E.J。；Farr，C.，《透明质酸酶及其底物透明质酸：生物化学、生物活性和治疗用途》，《癌症快报》。，131, 1, 3-11 (1998)
[16] Boulnois，G.J.，肺炎链球菌蛋白与肺炎链球菌引起疾病的发病机制，微生物学，138，2，249-259（1992）
[17] Humphrey，J.H.，肺炎球菌产生透明质酸酶，J.Pathol。细菌学。，56, 2, 273-275 (1944)
[18] 阿赫塔，M.S。；Bhakuni，V.，肺炎链球菌透明质酸裂解酶：概述，Curr。科学。，86, 2 (2004)
[19] Jedrzejas，M.J。；R.B.Mewbourne。；Chantalat，L。；McPherson，D.T.，大肠杆菌中肺炎链球菌透明质酸裂解酶的表达和纯化，蛋白质实验。提纯。，13, 1, 83-89 (1998)
[20] 杰德泽哈斯，M.J。；梅洛，L.V。；de Groot，B.L。；Li，S.，肺炎链球菌透明质酸裂解酶降解透明质酸的机制，J.Biol。化学。，277, 28287-28297 (2002)
[21] Kelly，S.J。；Taylor，K.B。；李，S。；Jedrzejas，M.J.，肺炎链球菌透明质酸裂解酶的动力学特性，糖生物学，11，4，297-304（2001）
[22] Ponnuraj，K。；Jedrzejas，M.J.，《透明质酸结合和降解机制：肺炎链球菌透明质酸裂解酶与透明质酸二糖复合体在1.7°分辨率下的结构》，《分子生物学杂志》。，299, 4, 885-895 (2000)
[23] 普里查德，D.G。；Lin，B。；Willingham，T.R。；Baker，J.R.，b组链球菌透明质酸裂解酶的特性，Arch。生物化学。生物物理学。，315, 2, 431-437 (1994)
[24] Meyer，K。；Linker，A。；Hoffman，P.，《细菌透明质酸酶产生不饱和尿苷》，J.Biol。化学。，221, 1109 (1955)
[25] 拉波特，M.M。；Linker，A。；Meyer，K.，《肺炎球菌透明质酸酶对透明质酸的水解》，J.Biol。化学。，1921283-291（1951年）
[26] 牛，H。；沙阿，N。；Kontoravdi，C.，用纤维素酶模拟非晶纤维素解聚，参数研究和优化，生物化学。《工程师杂志》，105，455-472（2016）
[27] 莱文，S.E。；福克斯，J.M。；布兰奇，H.W。；Clark，D.S.，纤维素酶水解的机械模型，生物技术。生物工程。，107, 1, 37-51 (2010)
[28] Asztalos，A。；丹尼尔斯，M。；Sethi，A。；沈，T。；Langan，P。；雷东多，A。；Gnanakaran，S.，多酶对纤维素协同作用的粗粒度模型，生物技术。生物燃料，5，55（2012）
[29] 卢修斯，A.L。；新罕布什尔州马卢夫。；费舍尔，C.J。；Lohman，T.M.，《序列n步动力学机制分析的通用方法：应用于单循环动力学螺旋酶催化的dna解旋，生物物理学》。J.，84，2224-2239（2003）
[30] Praestgaard，E。；Elmerdahl，J。；Murphy，L。；尼曼德，S。；McFarland，K.C。；Borch，K。；Westh，P.，加工纤维素酶爆发阶段的动力学模型，FEBS J.，2781547-1560（2011）
[31] 北卡罗来纳州克鲁斯·巴格尔。；Elmerdahl，J。；Praestgaard，E。；Tatsumi，H。；斯波茨伯格，N。；Borch，K。；Westh，P.，纤维二糖水解酶cel7a水解不溶性纤维素的前稳态动力学，J.Biol。化学。，287, 22, 18451-18458 (2012)
[32] 北卡罗来纳州克鲁斯·巴格尔。；埃尔默达尔，J。；Praestgaard，E。；Borch，K。；Westh，P.，加工纤维素酶的稳态理论，FEBS J.，280，3952-3961（2013）
[33] Taylor，K.B.，《酶动力学和机制》（2004），Kluwer学术出版社，多德雷赫特
[34] Python软件基金会(https://www.python.org/; Python软件基金会(https://www.python.org/
[35] Scipy开源python库(https://www.scipy.org/; Scipy开源python库(https://www.scipy.org/
[36] scipy库集成模块中的odeint解算器(https://docs.scipy.org/doc/scipy-0.19.1/reference/generated/scipy.integrate.odeint.html; scipy库集成模块中的odeint解算器(https://docs.scipy.org/doc/scipy-0.19.1/reference/generated/scipy.integrate.odeint.html
[37] fortran库odepack中的ldosa程序(http://www.oecd-nea.org/tools/abstract/detail/uscd1227; fortran库odepack中的ldosa程序(http://www.oecd-nea.org/tools/abstract/detail/uscd1227
[38] scipy库的优化模块中的最小化例程(https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/generated/scipy.optimize.minimize.html; scipy库优化模块中的最小化例程(https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/generated/scipy.optimize.minimize.html
[39] Kraft，D.，序列二次规划软件包，Forschungsberict-Deutsche Forschung-und Versuchsanstalt fur Luft-und Raumfahrt（1988）·Zbl 0646.90065号
[40] 序列最小二乘规划法(https://docs.scipy.org/doc/sicpy/reference/optimize.minimize-slsqp.html#优化-最小化slsqp；序列最小二乘规划法(https://docs.scipy.org/doc/sicpy/reference/optimize.minimize-slsqp.html#优化-最小化slsqp
[41] Saltelli，A。；Ratto，M。；安德烈斯，T。；Campolongo，F。；Cariboni，J。；加泰利，D。；塞萨纳，M。；Tarantola，S.，《全球敏感性分析：入门》（2008），John Wiley&Sons·Zbl 1161.00304号
[42] Sobol，I.M.，非线性数学模型的全局敏感性指数及其蒙特卡罗估计，数学。计算。模拟。，55, 1, 271-280 (2001) ·Zbl 1005.65004号
[43] 赫尔曼，J。；Usher，W.，Salib:敏感性分析的开源python库，J.开源软件，2，9（2017）
[44] 系统建模敏感性分析库(https://github.com/SALib; 系统建模敏感性分析库(https://github.com/SALib
[45] P.Ghosh，高分子科学基础，，http://nsdl.niscair.res.in/jspui/bitstream/123456789/406/2/分子; P.Ghosh，高分子科学基础，，http://nsdl.niscair.res.in/jspui/bitstream/123456789/406/2/分子
[46] 聚合物分子量分布和分子量平均值的定义(https://www.agilent.com/cs/library/technicaloverviews/public/5990-7890EN.pdf; 聚合物分子量分布和分子量平均值的定义(https://www.agilent.com/cs/library/technicaloverviews/public/5990-7890EN.pdf
[47] 斯科特·J·E。；卡明斯，C。；黄铜，A。；陈。，Y.，透明质酸在水溶液中的二级和三级结构，通过旋转阴影电子显微镜和计算机模拟研究，生物化学。J.，274699-705（1991）
[48] 希特利，F。；Scott，J.E.，水分子参与透明质酸的二级结构，Biochem。J.，254489-493（1988）
[49] 阿泽夫多，H.S。；里斯。，R.L.，《了解可生物降解聚合物的酶降解及其降解速率控制策略》（Reis，R.L；Roman，J.S.，《组织工程和再生医学中的生物降解系统》（2005），CRC出版社），177-201年
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