مقاله امواج، الگوها و دوشاخه ها: مروری آموزشی در مورد ساعت تقسیم بندی مهره داران

چکیده

Proper vertebrae formation relies on a tissue-wide oscillator called the segmentation clock. Individual cellular oscillators in the presomitic mesoderm are modulated by intercellular coupling and external signals, leading to the propagation of oscillatory waves of genetic expression eventually stabilizing into a static pattern of genetic expression. Here, we review 4 decades of biophysical models of this process, starting from the pioneering Clock and Wavefront model by Cooke and Zeeman, and the reaction-diffusion model by Meinhardt. We discuss how modern descriptions followed advances in molecular description and visualization of the process, reviewing phase models, delayed models, systems-level, and finally geometric models. We connect models to high-level aspects of embryonic development from embryonic scaling to wave propagation, up to reconstructed stem cell systems. We provide new analytical calculations and insights into classical and recent models, leading us to propose a geometric description of somitogenesis organized along two primary waves of differentiation.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

تشکیل مهره های مناسب به یک نوسان ساز در سطح بافت به نام ساعت تقسیم بندی متکی است.نوسان سازهای سلولی فردی در مزودرم پیش بینی توسط جفت بین سلولی و سیگنال های خارجی تعدیل می شوند و منجر به انتشار امواج نوسان بیان ژنتیکی می شوند و در نهایت به یک الگوی استاتیک بیان ژنتیکی تثبیت می شوند.در اینجا ، ما 4 دهه از مدل های بیوفیزیکی این فرآیند را مرور می کنیم ، که از ساعت پیشگام و مدل موجهای پیشگام توسط Cooke و Zeeman ، و مدل واکنش-تخریب توسط Meinhardt شروع می شود.ما بحث می کنیم که چگونه توضیحات مدرن از پیشرفت در توضیحات مولکولی و تجسم فرآیند ، مرور مدل های فاز ، مدل های تأخیر ، سطح سیستم ها و در نهایت مدل های هندسی پیروی می کند.ما مدل ها را به جنبه های سطح بالا از رشد جنینی از مقیاس بندی جنینی به انتشار موج ، تا سیستم های سلول های بنیادی بازسازی شده متصل می کنیم.ما محاسبات و بینش های تحلیلی جدیدی را در مورد مدل های کلاسیک و اخیر ارائه می دهیم ، و ما را به ارائه توضیحات هندسی از سامیتوژنز که در طول دو موج اصلی تمایز سازماندهی شده است ، پیشنهاد می کنیم.