Rulning af terninger til cellestørrelsesspecifikation i planteblad epidermis

Et af de centrale spørgsmål i biologi er, hvordan en celle specificerer dens størrelse. Fordi størrelsesfordeling ofte viser et karakteristisk skævt mønster i et væv, der kan være en stokastisk mulighed for at bestemme cellestørrelse. Imidlertid, den underliggende mekanisme, hvormed målfordelingen etableres ved at organisere et cellulært møntkast, forbliver ufarligt.

Lektor Kensuke Kawade ved Okazaki Institute for Integrative Bioscience og National Institute for Basic Biology, i samarbejde med professor Hirokazu Tsukaya på Graduate School of Science, universitetet i Tokyo, opdagede, at godkendt duplikation, som fremmer cellulær udvidelse i det epidermale væv af Arabidopsis thaliana, forekommer tilfældigt som en Poisson -proces gennem cellulær modning.

Dette fund gjorde teamet i stand til effektivt at gengive eksperimentelt målte dynamik for endoreduplikation med en simpel matematisk model. De undersøgte derefter, om denne model var tilstrækkelig til at forklare variation i cellestørrelse i epidermalt væv. De genererede en kunstig cellestørrelsesfordeling ved hjælp af den matematiske model ved at overveje virkningerne af endoreduplikation på cellestørrelsesspecifikation. Denne analyse afslørede, at cellestørrelse blev bestemt ved endoreduplikationsafhængig eksponentiel boosting, og størrelses heterogenitet blev induceret af Poissonian endoreduplikationsdynamik.

Disse resultater forbinder den sandsynlige egenskab ved endoreduplikationsdynamik til cellestørrelsesfordeling, giver en teoretisk baggrund for at forklare, hvordan størrelses heterogenitet etableres inden for et blad. Dette arbejde vil også bidrage til en kvantitativ forståelse af, hvordan stokastisk dynamik genererer steady-state biologisk heterogenitet. Resultaterne af denne forskning blev offentliggjort i PLOS ONE den 19. september, 2017.