×

细胞菌体:一种早期进化细胞分选模型,应用于黏菌盘状网柄菌. (英语) Zbl 1411.92084号

摘要:提出了一个在细胞聚集体中进行早期进化细胞分选的理论模型。该模型涉及一种节能机制和集体自组织原理,类似于在自行车佩洛顿(自行车组)中观察到的原理。该理论框架适用于泥霉菌段塞(盘状网柄菌)并结合到计算机模拟中,该计算机模拟主要演示了细胞在前段塞区域和后段塞区域之间的分选。该模拟依赖于现有的自行车-珀洛顿动力学模拟,该模拟经过修改,纳入了异质细胞之间有限范围的细胞代谢能力,以及可调的能量消耗参数,称为“输出水平”或“饥饿水平”,以反映能量供应的减少。原细胞动力学被建模为三个输出阶段:“活跃”、“痛苦”和“死亡或死亡”。调节饥饿参数导致细胞分化并在细胞聚集体内分类成亚群。调整饥饿参数可以演示弱细胞或过期细胞如何在细胞聚集中向后移动。

MSC公司:

92立方37 细胞生物学
92C99型 生理、细胞和医学主题
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Abe,T。;早期,A。;Siegert,F。;魏杰尔,C。;Williams,J.,《活细胞的细胞类型特异性表面标记揭示的网柄菌蛞蝓内细胞运动模式》,《细胞》,77,667-699(1994)
[2] 安德森,M。;Wallander,J.,《飞行编队中的Kin选择和互惠》?,行为。Ecol,15,1,158-162(2004)
[3] Azhar,M.O。;Kennady,P.K。;潘德,G。;埃斯皮里图,M。;霍洛曼,W。;Brazill,D。;Gomer,R.H。;Nanjundiah,V.,细胞周期阶段,细胞Ca2+和盘状网柄菌的发育,国际开发生物学杂志。,45, 405-414 (2001)
[4] 巴斯卡,R.A。;恰布拉共和国。;Mascarenhas,P.R。;Nanjundiah,V.I.,《钙对盘状网柄菌模式形成和分化的细胞类型特异性影响》,《国际开发生物学杂志》。,44, 5, 491-498 (2003)
[5] 贝洛利,M。;贾皮诺,S。;Robustelli,F。;Somaschini,C.,循环中的牵伸效应:风洞试验研究,Proc。工程,147,38-43(2016)
[6] 布洛克,B。;van Druenen,T.等人。;托帕拉尔,Y。;马利齐亚,F。;Mannion,P。;Andrianne,T。;Marchal,T。;Maas,G.J。;Diepens,J.,《循环飞龙中的空气动力学阻力:CFD模拟和风洞试验的新见解》,J.wind Eng.Ind.Aerodyn。,179, 319-337 (2018)
[7] 比尔·R。;Herrnkind,W.,通过多刺龙虾的编队运动减少阻力,科学,193,4258,1146-1148(1976)
[8] Bonner,J.T。;Slifkin,M.K.,《分化控制研究:盘状网柄菌黏菌中柄细胞和孢子细胞的比例》,《美国药理学杂志》,36,10,727-734(1949)
[9] Bonner,J.T.,《变形虫黏菌的分化模式》,《美国自然》,第86、827、79-89页(1952年)
[10] Bonner,J.T。;Frascella,E.B.,粘菌盘基网柄菌发育过程中细胞大小的变化,生物。公牛,104,3,297-300(1953)
[11] Bonner,J.T。;Koontz,P.G。;D.,Paton,《与盘状网柄菌黏菌中迁移速率相关的大小》,《真菌学》,2235-240(1953)
[12] Bonner,J.T。;邓肯·奇奎因(Duncan Chiquoine),A。;Kolderie,M.Q.,《细胞黏菌分化的组织化学研究》,J.Exp.Zoo。A部分:生态。物理Gen.Physiol。,130, 1, 133-157 (1955)
[13] Bonner,J.T.,《细胞黏菌发育过程中细胞分选的证据》,Proc。国家。阿卡德。科学。,45, 3, 379-384 (1959)
[14] Bonner,J.T.,《细胞黏液模子》(1967),普林斯顿大学出版社:新泽西州普林斯顿大学出版
[15] Bonner,J.T。;西耶亚,W。;Hall,E.M.,细胞黏菌盘基网柄菌分化中细胞分选的进一步证据,J.胚胎。实验形态。,25, 3, 457-465 (1971)
[16] Bonner,J.T.,《细胞黏液霉菌的进化策略和发展限制》,《美国国家》,119,530-552(1982)
[17] Bonner,J.T.,《复杂性的进化》(1988),普林斯顿大学出版社:新泽西州普林斯顿大学出版社
[18] Bonner,J.T.,网柄菌的迁移阶段:无肌肉或神经的行为,FEMS。微生物。莱特。,120, 1-8 (1994)
[19] Bonner,J.T.,盘基网柄菌迁徙蛞蝓中单个细胞的追踪方法,Proc。国家。阿卡德。科学。,95, 16, 9355-9359 (1998)
[20] Bonner,J.T.,盘状网柄菌鼻涕中细胞数量的注释(2001年),网址:http://dictybase.org/bonner
[21] Breen,E.J。;Vardy,P.H。;Williams,K.L.,盘状网柄菌多细胞蛞蝓阶段的运动:分析方法,发展,101,2,313-321(1987)
[22] 西斯内罗斯,L。;科尔特斯,R。;Dombrowski,C。;Goldstein,R。;Kessler,J.,自推进微生物的流体动力学,从个体到集中种群,实验流体,43,5,737-753(2007)
[23] Dallon,J.C。;Othmer,H.G.,《细胞运动如何决定盘状网柄菌蛞蝓产生的集体力》,J.Theor。《生物学》,231,2203-222(2004)·Zbl 1447.92057号
[24] Domenici,P。;法拉利,R.S。;Steffensen,J.F。;Batty,R.S.,《渐进性缺氧对大西洋鲱鱼(Clupea harengus)种群结构和动力学的影响》,Proc。R.Soc.伦敦。B.,2692103-2111(2002)
[25] Dormann,D。;Siegert,F。;Weijer,C.J.,网柄菌发育高峰阶段的细胞运动分析,发育,122,3,761-769(1996)
[26] Farnsworth,P.A.,细胞黏菌盘基网柄菌分化模式的比例及其测定时间,发展,33,4,869-877(1975)
[27] Fish,F.,《编队游泳节能:来自小鸭的代谢证据》(Maddock,L.,《动物游泳的力学和生理学》(1994),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,英国剑桥大学出版社),193-206
[28] 费希尔,P.R。;默克尔,R。;Gerisch,G.,利用图像处理系统和提供固定化学梯度的新型趋化室对盘基网柄菌的细胞运动和趋化性进行定量分析,《细胞生物学杂志》。,108, 3, 973-984 (1989)
[29] 福尔曼,D。;Garrod,D.R.,盘基网柄菌的模式形成:II。非极性聚集体的分化和模式形成,发展,40,1,229-243(1977)
[30] Foster,K.R。;福图纳托,A。;斯特拉斯曼,J.E。;Queller,D.C.,《成为嵌合体的成本和收益》,Proc。R.Soc.伦敦。B.生物。科学。,269、1507、2357-2362(2002年)
[31] 福加克斯,G。;纽曼,S.A.,《胚胎发育的生物物理》(2005),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,纽约
[32] Fortes,A。;Joseph博士。;Lundgren,T.,球形颗粒床流化的非线性力学,J.流体力学。,177467-483(1987年)
[33] Hainsworth,F.,《加拿大雁编队飞行的位置精度和动力学》,J.Exp.Biol。,128, 445-462 (1987)
[34] 高卢。;汤姆森,S.J。;Griffiths,I.M.,《利用数学模型优化自行车比赛中的分离位置》,《体育工程》,2018年第4期,第1-14页
[35] O.M.吉尔伯特。;Foster,K.R。;新泽西州Mehdiabadi。;斯特拉斯曼,J.E。;Queller,D.C.,高亲缘性通过控制作弊突变体来维持社会变形虫中的多细胞合作,Proc。国家。阿卡德。科学。,104, 21, 8913-8917 (2007)
[36] 玻璃,L。;Mackey,M.C.,生物振荡器锁相的简单模型,J.Math Biol。,7, 4, 339-352 (1979) ·Zbl 0397.92006号
[37] Inouye,K。;Takeuchi,I.,盘状网柄菌假疟原虫迁移运动的分析研究,原生质,99289-304(1979)
[38] Inouye,K。;Takeuchi,I.,细胞黏菌盘状网柄菌迁移假疟原虫的动力,细胞科学杂志。,41, 1, 53-64 (1980)
[39] 石川,T。;西蒙兹,M.P。;Pedley,T.J.,两种游泳模型微生物的流体动力学相互作用,J.Fluid Mech。,568, 119-160 (2006) ·Zbl 1177.76477号
[40] Jang,W。;Gomer,R.,网柄菌的初始细胞类型选择,真核细胞,150-155(2011)
[41] Kay,R.R。;汤普森,C.R.,《没有形态梯度的发育中的形成模式:分散分化和分类》,《冷泉港展望》。生物学,1,6,文章a001503 pp.(2009)
[42] Kessin,R.,《网柄菌:进化、细胞生物学和多细胞性的发展》(2001),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社英国剑桥
[43] Kessin,R.H。;冈德森,G.G。;扎伊德福迪姆,V。;格里姆森,M。;布兰顿,R.L.,《细胞黏菌如何逃避线虫》,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,93,4857-4861(1996)
[44] A.哈雷。;洛杉矶桑托雷利。;斯特拉斯曼,J.E。;奎勒,哥伦比亚特区。;库斯帕。;Shaulsky,G.,《防作弊并非徒劳》,《自然》,461,7266,980(2009)
[45] Kyle,C.R.,《减少自行车赛车手和团体跑步者的风阻和功率输出》,《人体工程学》,22,4,387-397(1979)
[46] Kuzdzal Fick,J。;Foster,K。;奎勒,D。;Strassman,J.,《开发新地形:黏菌盘基网柄菌对社会性的优势》,Behav。Ecol,2,18,433-437(2007)
[47] Leach,C.K。;Ashworth,J.M。;Garrod,D.R.,盘状网柄菌代谢上不同种群混合物分化过程中的细胞分选,发展,29,3,647-661(1973)
[48] Lissaman,P。;Schlossenberger,C.,《鸟类编队飞行》,《科学》,1681003-1005(1970)
[49] MacWilliams,香港。;Bonner,J.T.,《细胞黏菌中的叠前-前孔模式》,《分化》,第14、1-3、1-22页(1979年)
[50] 马雷,A.F。;Hogeweg,P.,变形虫如何自组织成子实体:盘基网柄菌的多细胞协调,Proc。国家。阿卡德。科学。,98, 7, 3879-3883 (2001)
[51] Marras,S。;Killen,S.S。;林德斯特伦,J。;麦肯齐,D.J。;Steffensen,J.F。;Domenici,P.,鱼类在学校游泳,无论其空间位置如何,都能节省能量,Behav。经济。社会生物学。,69, 2, 219-226 (2015)
[52] 松山,S。;Durston,A.J.,盘状网柄菌趋化细胞分类,发展,50,1,243-251(1979)
[53] Meinhardt,H.,黏菌盘基网柄菌(Dictyostelium discoideum)段塞中的叠前/前孔模式模型,分化,24,1-3,191-202(1983)
[54] Meyer-Vernet,N.,《生物移动的速度:从细菌到大象再到鲸鱼的最大速度》,美国物理杂志。,83, 718-722 (2015)
[55] McCole,S。;克兰尼,K。;孔戴,J。;安德森,R。;Hagberg,J.,《自行车运动期间的能量消耗》,J.Appl。《生理学》,68,748-753(1990)
[56] 摩尔,H。;Taggart,D.,负鼠精子配对提高了精子在粘性环境中的运动效率,Biol。再现。,52, 4, 947-953 (1995)
[57] Morrissey,J.,细胞比例和模式形成,(Loomis,W.,盘状网柄菌的发展(1982),学术出版社:纽约学术出版社),411-449
[58] 南君迪亚,V。;Saran,S.,盘状网柄菌空间格局的测定,J.Biosci。,17, 4, 353-394 (1992)
[59] 尼科尔,A。;W-J·拉佩尔。;莱文,H。;Loomis,W.,盘基网柄菌的细胞分选聚集体,《细胞科学杂志》。,1123923-3929(1999年)
[60] Noce,T。;Takeuchi,I.,用茎秆特异性单克隆抗体检测盘基网柄菌细胞的前谈话/前孢子分化趋势,Dev.Biol,109,1,57-164(1985)
[61] Olds,T.,《自行车运动中冲出和追逐的数学》,欧洲。J.应用。生理学。占领。生理学。,77, 6, 492-497 (1998)
[62] Palsson,E。;Othmer,H.G.,盘状网柄菌个体和集体细胞运动模型,Proc。国家。阿卡德。科学。,97, 19, 10448-10453 (2000)
[63] 波特尔,M.J。;Mackay,S.A.,网柄菌中的前聚集细胞运动,细胞科学杂志。,36, 1, 281-309 (1979)
[64] Raper,K.B.,盘状网柄菌中假疟原虫的形成和组织,J.Elisha Mitchell Sci。《社会学杂志》,56,2,241-282(1940)
[65] Ratamero,E.M.,《竞技自行车佩洛顿动力学建模:定量方法》。国际体育科学大会。Res.Tech,42-56(2015),支持Springer Intl:支持Springr Intl Switzerland
[66] 罗莎·库萨克斯,P。;Sunyer,R。;Trepat,X.,《细胞迁移的机械引导:趋化性的教训》,Curr。选择。细胞生物学。,25, 5, 543-549 (2013)
[67] Reichling,S.B.,Brachpelma vagans幼体的群体扩散(蜘蛛目,Theraphosidae),J.Arach。,28, 2, 248-250 (2000)
[68] Reynolds,C.W.,《群体、畜群和学校:分布式行为模型》,ACM SIGGRAPH Compute。图形,21,4,25-34(1987)
[69] 里夫金,J.L。;Goldberg,R.R.,化学引诱剂翼状胬肉对盘状芽孢杆菌营养变形虫速度的影响,细胞运动。细胞骨架,63,1,1-5(2006)
[70] 新泽西州萨维尔。;Hogeweg,P.,《形态发生建模:从单个细胞到爬行蛞蝓》,J.Theoret。《生物学》,184,3229-235(1997)
[71] Scelles,N。;米格诺特,J.F。;卡波特,B。;François,A.,自行车运动中的临时组织形式和合作竞争:是什么让分离在环法自行车赛中取得成功?,团队执行。管理。国际期刊,24,3/4,122-134(2018)
[72] Siegert,F。;Weijer,C.J.,三维涡旋波组织网柄菌,Proc。国家。阿卡德。科学,89,14,6433-6437(1992)
[73] Slifkin,M.K。;Bonner,J.T.,盐和有机溶质对黏菌盘基网柄菌迁移时间的影响,生物学。公牛。,102, 3, 273-277 (1952)
[74] J.斯特恩菲尔德。;David,C.N.,氧梯度导致网柄菌细胞团中的模式定向,细胞科学杂志。,50, 1, 9-17 (1981)
[75] J.斯特恩菲尔德。;David,C.N.,《网柄菌蛞蝓类前体细胞的命运与调控》,《生物发展》,93,1,111-118(1982)
[76] Sternfeld,J.,对网柄菌迁移和顶点过程中pstB细胞的研究揭示了一个单向细胞类型转换过程,Roux’s Arch。Dev.Biol,201,6,354-363(1992)
[77] Subramanian,G。;Nott,P.R.,《游泳微生物和细胞的流体动力学》,《工业科学研究杂志》。,91, 3, 283-314 (2012)
[78] Sunyer,R。;孔戴,V。;埃斯克里巴诺,J。;Elosegui-Artola,A。;拉伯纳迪,A。;瓦隆,L。;纳瓦哈斯,D。;加西亚·阿兹纳尔。,J.M。;穆尼奥斯,J.J。;Roca-Cusachs,P。;Trepat,X.,《细胞间长距离力传递导致的集体细胞毒性》,科学。,353, 6304, 1157-1161 (2016)
[79] Takeuchi,I.,黏菌发育过程中极性组织的建立,核酸代谢,细胞分化和癌症生长,297(1969)
[80] 城市,哥伦比亚特区。;格罗斯,J.D。;Kay,R.R.,盘状网柄菌无形态发生的细胞分化,《自然》,2625570717(1976)
[81] 特伦查德,H。;A.理查森。;Ratamero,E。;Perc,M.,《自行车佩洛顿中的集体行为和相位识别》,Phys。A.统计力学。申请。,405,92-103(2014)
[82] 特伦查德,H。;Ratamero,E。;A.理查森。;Perc,M.,自行车peloton动力学和群体排序的减速模型,应用。数学。计算。,251, 24-34 (2015) ·Zbl 1328.91258号
[83] Trenchard,H.,peloton超有机体与原合作行为,应用。数学。计算。,270, 179-192 (2015) ·Zbl 1410.91163号
[84] 特伦查德,H。;Perc,M.,《生物系统中的节能机制、集体行为和变化范围假说:综述》,生物系统,147,40-66(2016)
[85] 特伦查德,H。;布雷特,C。;Perc,M.,“三叶虫”:三叶虫队列中前导和后继三叶虫之间可能的水动力阻力效应,古生物学,60,557-569(2017)
[86] Trenchard,H.,《竞争性自行车皮洛顿中的迟滞现象,复杂自适应系统-弹性、鲁棒性和进化性》(2010),AAAI秋季研讨会论文FS-10-03
[87] Umeda,T.,细胞黏液霉菌鼻涕中细胞分布的热力学模型,Bull。数学生物学。,55, 451-464 (1993) ·Zbl 0757.92008号
[88] Umeda,T。;Inouye,K.,《通过差异细胞运动进行细胞分类:网柄菌中模式形成的模型》,J.Theoret。生物学,226,2,215-224(2004)·Zbl 1439.92047号
[89] 瓦尔纳姆,B。;Soll,D.R.,cAMP对网柄菌单细胞运动的影响,细胞生物学杂志。,99, 3, 1151-1155 (1984)
[90] 瓦西耶夫,B。;Weijer,C.J.,盘基网柄菌段塞迁移模型,J.Theoret。《生物学》,223347-359(2003)·Zbl 1464.92051号
[91] Voelkl,B。;葡萄牙,S.J。;Unsöld,M。;Usherwood,J.R。;Wilson,A.M。;Fritz,J.,引导和跟随的匹配时间表明,在朱鹭V型编队飞行期间,通过直接互惠进行合作,Proc。国家。阿卡德。科学。,112, 7, 2115-2120 (2015)
[92] 王,L。;郭振林。;Mi,J.C.,两种不同尺寸颗粒的牵伸、亲吻和翻滚过程,计算。流体,96,20-34(2014)·Zbl 1391.76796号
[93] Weijer,C.J.,《发育中的细胞集体迁移》,J.cell Sci。,122183215-3223(2009年)
[94] Whitaker,B.D。;Poff,K.L.,网柄菌热敏性和负性趋热性的热适应,实验细胞研究,128,1,87-93(1980)
[95] Wilensky,U.,Netlogo植绒模型,连接学习和基于计算机的建模中心(1998),西北大学:伊利诺伊州埃文斯顿西北大学
[96] Wilensky,U.,Netlogo,互联学习和基于计算机的建模中心(1999),西北大学:伊利诺伊州西北大学埃文斯顿分校
[97] 威廉姆斯,K.L。;瓦迪,P。;Segel,L.A.,《形态发生过程中的细胞迁移:盘状网柄菌蛞蝓的一些线索》,《生物论文》,5,4,148-152(1986)
[98] Wolf,S。;Saupe,D.,《如何保持领先:两名合作骑手的最佳公路自行车策略》,国际J.计算。科学。体育,16,2,88-100(2017)
[99] Yabuno,K.,粘菌盘基网柄菌发育过程中细胞粘附性的变化,发育差异。,13, 3, 181-190 (1971)
[100] 扎哈维,A。;哈里斯·K·D。;Nanjundiah,V.,细胞黏液霉菌表现出的明显利他主义的个体水平选择模型,J.Biosci。,43, 1, 49-58 (2018)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。