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Le modèle génératif neuf a des implications larges en biologie du développement, médicament régénérateur

Les formes variées des organismes multicellulaires complexes ont évolué sur terre, s'échelonnant du carterii simple de Volvox qui possèdent seulement 2 types de cellules à nous des êtres humains avec plus de 200 types de cellules. Tous proviennent d'un zygote celled unique, et leurs procédés de développement dépendent du règlement contact contact de gène.

Ces procédés ont été étudiés en détail dans quelques organismes modèles tels que les elegans de la vis sans fin C., et le melanogaster de la mouche à fruit D. On le sait également que les molécules et les mécanismes principaux qui sont impliqués dans le développement des organismes multicellulaires sont hautement économisés en travers de la substance.

Ce qui est également remarquable est que seulement une poignée de molécules et les mécanismes qui entrent dans le développement d'un organisme multicellulaire peut produire d'une diversité si énorme des formes et de la complexité. Récent, chercheurs du centre pour la question molle et vivante dans l'institut pour la science fondamentale vérifiée comment c'est possible utilisant un modèle mathématique simple.

Par ce travail, ils ont recherché à répondre à deux apparemment en face des questions : ce qui sont les limites de la diversité qui peuvent être produits par le développement, et des quels traits communs sont mis en commun entre tous les organismes multicellulaires pendant leur développement.

Trois procédés sont courants au développement biologique à tous les organismes multicellulaires : division cellulaire, signalisation cellulaire, et règlement de gène. En soi, millions produits du modèle de cette étude de ces règles et explorés leur d'une voie impartiale.

Les mappages produits par le modèle représentent comment un type de cellules convertit en des des autres pendant la vie de l'organisme. Traditionnellement, des plans précédents de type de cellules basés sur le transcriptomics unicellulaire sont polarisés pour être comme un arbre, avec des cellules souche s'asseyant au fond de l'arbre, et des cellules de plus en plus plus spécialisées apparaissant en aval le long des succursales de l'arbre.

Cependant, les plans de cellule-type produits par le modèle mathématique neuf étaient loin d'un comme un arbre ; on l'a constaté qu'il y avait beaucoup de réticulations entre différentes succursales des types de cellules. Ceux-ci ont eu comme conséquence les graphiques acycliques dirigés, et des lignées d'arbre se sont avérées moins les répandues. Ceci signifie qu'il est possible que les routes de développement multiples convergent sur la cellule terminale saisissent les plans produits par le modèle.

Étonnant, on l'a également constaté que beaucoup d'organismes produits par le modèle mathématique ont été dotés de la capacité de régénérer les cellules perdues, sans n'importe quel choix imposé par les auteurs. Quand un type unicellulaire est isolé dans l'organisme adulte, la cellule pourrait transformer en et compléter le niveau de tous les autres types de cellules.

Cette capacité de produire de toutes les cellules du fuselage est pluripotency appelé, et ces cellules ont accordé les organismes dans le modèle à la capacité de la régénération du corps entier. Intéressant, la plupart des lignées d'arbre-type ont contenu peu de cellules pluripotent, par rapport à l'autre graphique tape.

Tandis que les mammifères, y compris des êtres humains, sont particulièrement mauvais à régénérer les parties endommagées, beaucoup d'animaux tels que des vis sans fin et l'hydre, soyez exceptionnellement bon à cette capacité. En fait, la régénération du corps entier se produit largement en travers de l'arbre de la durée animal multicellulaire, et pour cette raison on l'a présumé que la régénération du corps entier pourrait être un epiphenomenon de développement biologique lui-même.

Le fait que le pluripotency s'est produit dans ce modèle très simplifié propose que ce trait soit susceptible en effet d'apparaître en raison du procédé du développement lui-même, et aucune composantes supplémentaires spéciales sont exigés pour le mettre en place.

En plus de ces résultats, on l'anticipe que le cadre de ce modèle peut être employé pour étudier beaucoup plus d'aspects de développement. Ce modèle génératif est simple et modulaire, et il peut être facilement augmenté pour explorer les procédés importants qui n'ont pas été compris dans la présente étude, telle que l'effet de l'agencement spatial des cellules et l'effet de la mort cellulaire.

Les chercheurs promeuvent ont décrit quelques vraies expériences possibles pour vérifier certaines des prévisions effectuées par leur modèle mathématique. On l'espère que le cadre de ce modèle s'avérera utile pour découvrir les caractéristiques neuves du développement, qui peuvent avoir un large éventail d'implications en biologie du développement et médicament régénérateur.

Source:
Journal reference:

Mani, S & Tlusty, T., (2021) A comprehensive survey of developmental programs reveals a dearth of tree-like lineage graphs and ubiquitous regeneration. BMC Biology. doi.org/10.1186/s12915-021-01013-4.