Biologiya və biofizikada qalan əsas sual heyvan inkişafı zamanı üçölçülü toxuma formalarının necə ortaya çıxmasıdır. Almaniyanın Drezden şəhərindəki Maks Plank adına Molekulyar Hüceyrə Biologiyası və Genetika İnstitutunun (MPI-CBG), TU Drezdendəki Həyatın Mükəmməl Külək Fizikasının (PoL) və Drezden Sistem Biologiya Mərkəzinin (CSBD) tədqiqat qrupları indi tapıblar. toxumaların düz vəziyyətdən üçölçülü formaya keçməsi üçün “proqramlaşdırıla bilən” mexanizm.

Buna nail olmaq üçün tədqiqatçılar meyvə milçəyi Drosophila və onun dayaz günbəz şəklindən əyri qıvrıla keçən və daha sonra yetkin milçəyin qanadına çevrilən qanad disk çantasının inkişafına baxdılar. Tədqiqatçılar üçölçülü forma dəyişikliklərini ölçmək və bu proses zamanı hüceyrələrin necə davrandığını təhlil etmək üçün bir üsul hazırlayıblar. Forma proqramlaşdırmasına əsaslanan fiziki modeldən istifadə edərək , hüceyrələrin hərəkətləri və yenidən qurulmasının toxumanın formalaşmasında əsas rol oynadığını aşkar etdilər.

Science Advances jurnalında dərc olunan bu araşdırma göstərir ki, forma proqramlaşdırma metodu heyvanlarda toxumaların necə formalaşdığını göstərmək üçün ümumi bir üsul ola bilər.

Epitel toxumaları bir-birinə sıx bağlanmış hüceyrələrin təbəqələridir və bir çox orqanların əsas strukturunu təşkil edir. Funksional orqanlar yaratmaq üçün toxumalar formalarını üç ölçüdə dəyişirlər. Üçölçülü formalar üçün bəzi mexanizmlər tədqiq edilsə də, onlar heyvan toxuma formalarının müxtəlifliyini izah etmək üçün kifayət deyil.

Məsələn, qanad disk eversion adlanan meyvə milçəyinin inkişafı prosesində qanad tək hüceyrə təbəqəsindən ikiqat təbəqəyə keçir. Qanad disk çantasının bu forma dəyişikliyinə radial simmetrik günbəzdən əyri bükülmə formasına necə keçdiyi məlum deyil.

MPI-CBG və CSBD-də qrup lideri Carl Modes və PoL-də qrup lideri və əvvəllər MPI-CBG ilə əlaqəli olan Natali Dye-nin araşdırma qrupları bu forma dəyişikliyinin necə baş verdiyini öyrənmək istədilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723482267&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-mechanism-animal-tissues.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy4xMDAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KUE7QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyNy4wLjY1MzMuMTAwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyNy4wLjY1MzMuMTAwIl1dLDBd&dt=1723482182852&bpp=2&bdt=1057&idt=2036&shv=r20240807&mjsv=m202408080101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723482162%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723482162%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2124798250656&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2125&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31085989%2C95334529%2C95334828%2C95337868%2C95338229%2C31086012%2C95339233%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=204319825208700&tmod=2037151330&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=84919

“Bu prosesi izah etmək üçün biz stimullaşdırıldıqda daxili gərginliklər vasitəsilə üçölçülü formalara çevrilə bilən nazik hidrojellər kimi “forma ilə proqramlaşdırıla bilən” cansız material təbəqələrindən ilham aldıq” dedi Dye.

“Bu materiallar spesifik üçölçülü formalar yaratmaq üçün idarə olunan şəkildə vərəq boyunca daxili quruluşunu dəyişə bilər. Bu konsepsiya artıq bitkilərin necə böyüdüyünü anlamağa kömək etdi. Bununla belə, heyvan toxumaları daha dinamikdir, formasını, ölçüsünü dəyişən hüceyrələrə malikdir. , və mövqe.”

Forma proqramlaşdırmasının heyvanların inkişafını başa düşmək üçün bir mexanizm ola biləcəyini görmək üçün tədqiqatçılar günbəz formasının əyri bükülmə formasına çevrildiyi zaman Drosophila qanad diskinin çevrilməsi zamanı toxuma forma dəyişikliklərini və hüceyrə davranışlarını ölçdülər.

“Fiziki modeldən istifadə edərək göstərdik ki, kollektiv, proqramlaşdırılmış hüceyrə davranışları qanad disk kisəsində görünən forma dəyişikliklərini yaratmaq üçün kifayətdir. Bu o deməkdir ki, ətraf toxumalardan gələn xarici qüvvələrə ehtiyac yoxdur və hüceyrənin yenidən təşkili kisənin formasının əsas hərəkətverici qüvvəsidir . Dye-nin tədqiqat qrupunda doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı Jana Fuhrmann deyir .

Yenidən qurulmuş hüceyrələrin çantanın çevrilməsinin əsas səbəbi olduğunu təsdiqləmək üçün tədqiqatçılar bunu hüceyrə hərəkətini azaltmaqla sınaqdan keçirdilər, bu da öz növbəsində toxuma formalaşma prosesində problemlər yaratdı.

Tədqiqat zamanı Modlar qrupunun doktorantı Abhijeet Krishna izah edir: “Bizim inkişaf etdirdiyimiz forma proqramlaşdırması üçün yeni modellər hüceyrə davranışlarının müxtəlif növləri ilə bağlıdır. Bu modellər həm vahid, həm də istiqamətdən asılı təsirləri ehtiva edir. Forma proqramlaşdırması üçün əvvəlki modellər olsa da, onlar bir anda yalnız bir növ effektə baxırdılar, bizim modellərimiz hər iki effekti birləşdirir və onları birbaşa hüceyrə davranışları ilə əlaqələndirir.”

Boya və Modlar belə nəticəyə gəlirlər: “Biz kəşf etdik ki, aktiv hüceyrə davranışları nəticəsində yaranan daxili stress, eversiya zamanı Drosophila qanadlı disk kisəsini formalaşdırır . Yeni metodumuzdan və forma-proqramlaşdırıla bilən materiallardan əldə edilən nəzəri çərçivədən istifadə edərək , hüceyrə nümunələrini ölçə bildik. hər hansı bir toxuma səthində.

“Ümumilikdə, bizim işimiz onu göstərir ki, erkən mexaniki siqnallar hüceyrələrin necə davrandığını təşkil etməyə kömək edir, bu da sonradan toxuma şəklində dəyişikliklərə səbəb olur. Bizim işimiz digər toxuma formalaşma proseslərini daha yaxşı başa düşmək üçün daha geniş şəkildə istifadə oluna biləcək prinsipləri göstərir.”

Daha çox məlumat: Jana Fuhrmann və digərləri, Aktiv forma proqramlaşdırması Drosophila qanad diskinin çevrilməsini idarə edir, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adp0860 , www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp0860

Jurnal məlumatı: Science Advances 

Maks Plank Cəmiyyəti tərəfindən təmin edilmişdir