通过细胞间信号传导在形态因子梯度中实现的鲁棒边界形成
摘要：建立清晰且正确定位的空间基因表达模式边界是发育学和合成生物学中的一项核心任务。我们考虑的情况是全局形态因子梯度为细胞提供定位信息，但由于系统中不同类型的噪声而无法确保所需的边界精度。在一个概念模型中，我们定量比较了三种机制，它们通过全局信号和邻近细胞之间的局部信号相结合，以增强边界形成过程。这些机制在信号相结合的方式上有所不同，分别遵循与、或和求和规则。在我们的模型中，我们分析了边界形成过程的动力学以及结果边界的模糊性。此外，我们还考虑了边界位置的可调性以及与系统大小的比例关系。我们发现，即使在局部信号的噪声相对于全局信号的噪声较高的范围内，这三种机制产生的边界也比纯粹基于梯度的参考机制产生更少模糊的边界。在这三种机制中，求和规则产生最准确的边界。然而，与其他两种机制不同，它需要噪声来退出亚稳态并迅速达到稳定的边界模式。
作者：Mareike Bojer, Stephan Kremser, Ulrich Gerland
论文ID：2206.03805
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2022-06-09