Моделирование регуляции структуры ниши стволовых клеток в апикальной меристеме побега Arabidopsis thaliana

• Автор: Николаев, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 03.01.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Обзор литературы

1.1 Ростовые процессы. Ниши стволовых клеток

1.1.1 Ростовые процессы и их место в жизни организма

1.1.2 Стволовые клетки. Ниши стволовых клеток

1.1.3 Апикальная меристема побега. Структура пиши стволовых клеток в АМП

1.1.4 Представления о молекулярно-генетических механизмах гомеостаза ниши стволовых клеток в АМП

1.1.5 Паттерны роста ткани в АМП

1.2 Формирование паттернов в пространственной области и концепция позиционной информации

1.2.1 Концепция позиционной информации

1.2.2 Механические сигналы важные регуляторы морфогенеза
1.2.3 Юкстакринные сигналы (Сигнальные взаимодействия
между соседними клетками)
1.2.4 Градиенты концентраций морфогенов
1.2.5 Модель Тьюринга как механизм формирования градиентов морфогенов
1.3 Регуляция экспрессии генов и ее моделирование
1.4 Модели типа реакция-диффузия в объяснении формирования структуры ниши стволовых клеток В АМП

1.4.1 Модель формирования области экспрессии VUSCHEL на поперечном срезе апикальной меристемы побега
1.4.2 Модель регуляции структуры ниши стволовых клеток
в АМП, основанная на взаимодействии генов VUS-CLV
1.4.3 Динамическая модель гомеостаза ниши стволовых
клетов в меристемах арабидопсиса
1.5 Заключение по обзору литературы и постановка задачи исследования
2 Биологические предпосылки и качественное описание модели
2.1 Биологические факты, использованные при построении модели
2.1.1 Структура апикальной меристемы побега и ниша стволовых клеток
2.1.2 Роль взаимодействий СЬУ- YIJS в поддержании ниши стволовых клеток
2.2 Основные положения модели
2.3 Назначение модели
3 Изучение устойчивости пространственной локализации экспрессии УУСТв в АМП в одномерном варианте модели
3.1 К обоснованию одномерной модели
3.2 Одномерная модель ткани с фиксированным числом нерастущих клеток
3.2.1 Уравнение динамики вещества в клетке
3.2.2 Уравнения одномерной модели
3.2.3 Адаптация параметров
3.2.4 Векторное представление модели

3.2.5 Множественность стационарных решений для рас-
пределения экспрессии генов на одномерном массиве неделящихся клеток
3.3 Стабильность локализации экспрессии ЦЩБ в одномерном массиве делящихся клеток
3.3.1 Структура клеточного массива и ее динамика
3.3.2 Реализация модели с помощью дискретно-
непрерывных систем в пакете МАТНЕМАТЮА
3.3.3 Безразмерный вид уравнений реакции-диффузии
3.3.4 Условия стабильности локализации экспрессии ИУИБ
3.4 Выводы по главе
4 Изучение регуляции пространственной структуры ниши стоволовых клеток в АМП, основанной на взаимодействии генов СХУ/ VIJS. Двумерная модель
4.1 Использование пакета СеПгШа для моделирования
молекулярно-генетических процессов в клеточном ансамбле
4.2 Вычислительная геометрическая модель продольного среза АМП с клеточной структурой
4.3 Пространственно-дискретная модель с изотропной диффузией
4.3.1 Постулаты и уравнения модели
4.3.2 Обезразмеривание модели
4.3.3 Реализация модели в пакете СеНгШа
4.3.4 Определение параметров и искомое устойчивое решение]
4.3.5 Стационарное решение модели и его интерпретация .
4.3.6 Изучение устойчивости
4.3.7 Моделирование восстановления активности ОЦ после
разрушения ниши стволовых клеток
4.4 Выводы по главе

рии последовательных морфогенетических событий, суть которых заключается в поэтапном образовании вначале градиента определенного вещества — морфогена, а затем — в специфических ответах различных клеток на этот градиент в соответствии с внеклеточной концентрацией морфогена. «Нам необходимо знать природу клеточной активности, связанной с образованием пространственной структуры, не только потому, что это важная эмбриологическая проблема, но и потому, что это может иметь значение для всех наших представлений о природе развития. Это особенно относится к регуляции развития, играющей большую роль в возникновении пространственной структуры» [1).
Синтез морфогена

Поле концентрации морфогена
Регуляторное влияние морфогена
Синтез трансмембранных сигналов и рецепторов

Взаимодействие между соседними клетками (|их1асгте 51апаИпо)
Регуляция генной активности
Ростовые процессы и движение клеток
Регуляторное влияние деформаций
Механические напряжения и деформации
Рис. 1.15. Контуры регуляции генной активности. Упрощенная схема взаимной регуляции процессов, определяющих развитие и морфогенез. Условно можно выделить три контура регуляции генной активности в некоторой клетке: путем взаимодействия мембранных рецепторов с сигнальными молекулами соседних клеток; путем рецепции сигналов, распространяющихся от далеко расположенных клеток-источников и путем рецепции испытываемых напряжений и вызываемых деформаций.
Современные молекулярно-биологические данные подтвердили и обо-