×
戴维·库塞杜;阿诺蒂达·麦兹沃伊

散体-表面波钉扎模型的数值研究。 （英语） Zbl 1504.35580号

数学。Biosci公司。 354，文章ID 108925，11 p.（2022）.
体表面波钉扎模型是一种用于研究细胞极化的反应扩散系统。它由一个表面反应扩散方程和一个带有非线性边界条件的体扩散方程组成。当表面成分形成特定图案时，细胞极化发生。由于蛋白质在细胞内部的扩散速度比在细胞膜上的扩散速度快得多，因此在文献中，通常假设体积组分在空间上是均匀的。因此，该模型可以简化为单个曲面方程。然而，在实际应用中，空间非均匀体组件可能是需要考虑的重要因素。在本文中，我们通过数值计算研究了体组分的作用，更具体地说，研究了不同的体扩散速率如何影响极化响应。我们发现，体成分确实是决定表面极化响应的关键因素。此外，对于某些几何形状，正是体成分的空间异质性触发了极化响应，这在简化模型中可能是不可能的。在研究迁移细胞模型时，了解极化如何依赖于体扩散率可能是至关重要的，因为迁移细胞自然会受到畴变形的影响。

理学硕士：

92年第35季度 与生物、化学和其他自然科学相关的PDE
92立方37 细胞生物学
2004年2月 生物相关问题的软件、源代码等
92-08 生物学相关问题的计算方法
92-10 生物相关问题的数学建模或模拟
35B36型 PDE背景下的模式形成
35K57型 反应扩散方程
35R01型 歧管上的PDE
58J90型 偏微分方程在流形上的应用
65-04 与数值分析有关的问题的软件、源代码等
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法

关键词：

块状表面反应扩散系统;图案形成;细胞极化;波钉扎;散体表面有限元

软件：

Gmsh公司;FEniCS公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{D.Cusseddu}和\textit{A.Madzvmou}，数学。Biosci公司。354，文章ID 108925，11 p.（2022；Zbl 1504.35580）
全文： 内政部 arXiv公司

参考文献：

[1] Nelson，W.J.，《调整核心机制以产生细胞极性》，《自然》，4226933766-774（2003）
[2] Mori，Y。；Jilkine，A。；Edelstein-Keshet，L.，双稳态反应扩散系统的波斑和细胞极性，Biophys。J.，94，9，3684-3697（2008）
[3] 范德雷，B。；Feng，J.J。；Edelstein-Keshet，L.，细胞极化和运动耦合力学和生物化学的计算模型，多尺度模型。模拟。，9, 4, 1420-1443 (2011) ·兹比尔1244.74089
[4] 库塞杜，D。；Edelstein-Keshet，L。；麦肯齐，J.A。；波特，S。；Madzvenuse，A.，细胞极化的耦合体表面模型，J.定理。生物学，48119-135（2019）·Zbl 1422.92035号
[5] 夏尔马，V。；Morgan，J.，具有质量传输型边界条件的反应扩散系统解的整体存在性，SIAM J.Math。分析。，48, 6, 4202-4240 (2016) ·Zbl 1361.35089号
[6] Brauns，F。；哈拉特克，J。；Frey，E.，质量守恒反应扩散动力学的相空间几何，物理。第十版，第10条，第041036页（2020年）
[7] Jilkine，A.，基于Rho GTPase动力学的真核细胞极化的波拍机制（2009），不列颠哥伦比亚大学（博士论文）
[8] Chiou，J.-G。；拉米雷斯，S.A。；Elston，T.C。；Witelski，T.P。；谢弗·D·G。；Lew，D.J.，《控制Rho-GTPase驱动极化中竞争或共存的原则》，《公共科学图书馆·计算》。生物学，14，4，文章e1006095 pp.（2018）
[9] 布劳恩，F。；Weyer，H。；哈拉特克，J。；Yoon，J。；Frey，E.，《反应扩散系统中通过间断粗化进行波长选择》，Phys。修订稿。，126，第104101条pp.（2021）
[10] 米勒，P.W。；福图纳托，D。；穆拉托夫，C。；格林加德。；Shvartsman，S.，细胞极化中的强迫和自发对称破缺，自然计算。科学。，2, 8, 504-511 (2022)
[11] Madzvamuy，A。；Chung，A.H.，固定体积上反应扩散系统的体积-表面有限元法，有限元。分析。设计。，108, 9-21 (2016)
[12] 弗里特利，M。；Madzvamuy，A。；Sgura，I.，二维PDE系统的Bulk-surface虚拟元方法，数值。数学。，147, 2, 305-348 (2021) ·Zbl 1459.65182号
[13] 弗里特利，M。；Madzvamuy，A。；Sgura，I.，三维椭圆体表面PDE的虚拟元方法（2021），arXiv预印本arXiv:2111.12000·Zbl 1459.65182号
[14] Diegmiller，R。；Montanelli，H。；穆拉托夫，C.B。；Shvartsman，S.Y.，细胞极化中的球形帽，生物物理学。J.，115，1，26-30（2018）
[15] 泰森·J·J。；Keener，J.P.，可激发介质中行波的奇异摄动理论（综述），Physica D，32，3，327-361（1988）·Zbl 0656.76018号
[16] 比亚·埃基，S。；Nałecz-Jawecki，P。；卡罗兹·米尔扎克，B。；Lipniacki，T.，《曲面上的行走和站立前方》，Physica D，401，第132215页，（2020）·Zbl 1453.35117号
[17] 辛格，A.R。；Leadbetter，T。；Camley，B.A.，《利用反应扩散和能量最小化感知电池形状》，Proc。国家。阿卡德。科学。，119，31，文章e2121302119第（2022）页
[18] Cusseddu，D.，《通过分区和守恒定律进行细胞生物学数学建模》（2019年），苏塞克斯大学（博士论文）
[19] 溢出，F。；安达萨里，V。；Mak，M。；卡姆·R·D。；Zaman，M.H.，《3D几何对细胞梯度传感和极化的影响》，《物理学》。生物学，13，3，第036008条pp.（2016）
[20] 拉米雷斯，S.A。；Raghavachari，S。；Lew，D.J.，《树突状脊椎几何形状可以定位神经元中的GTPase信号》，《分子生物学》。细胞，26，22，4171-4181（2015）
[21] Berestycki，H。；Bouhours，J。；Chapuisat，G.，变截面圆柱体中的前沿阻塞和传播，计算变量偏微分方程，55，3，1-32（2016）·Zbl 1348.35105号
[22] 吉斯·W。；艾格尔，M。；南卡罗来纳州韦斯特海德。；恩格尔，C。；Klipp，E.，细胞极化模型中细胞形状、不均匀性和扩散屏障的影响，物理学。生物学，12，6，第066014条pp.（2015）
[23] Houk，A.R。；Jilkine，A。；C.O.Mejean。；博尔扬斯基，R。；杜弗兰，E.R。；Angenent，S.B。；Altschuler，S.J。；Wu，L.F。；Weiner，O.D.，《膜张力通过在中性粒细胞迁移过程中将信号限制在前缘来维持细胞极性》，《细胞》，148，1-2，175-188（2012）
[24] Alns，M。；布莱希塔，J。；Hake，J。；Johansson，A。；Kehlet，B。；Logg，A。；理查德森，C。；Ring，J。；罗杰斯，M.E。；Wells，G.N.，FEniCS项目1.5版，架构。数字。柔软。，3, 100 (2015)
[25] Geuzaine，C。；Remacle，J.-F.，Gmsh：一个内置预处理和后处理设施的三维有限元网格生成器，国际。J.数字。方法工程，79，11，1309-1331（2009）·Zbl 1176.74181号
[26] 坎普斯，D。；科赫，J。；Juma，V.O。；Campillo-Funollet，E。；Graessl，M。；班纳吉，S。；马泽尔，T。；陈，X。；吴永伟。；Portet，S.，《光生调谐揭示细胞收缩信号网络的rho放大依赖动力学》，《细胞代表》，33，9，第108467页，（2020）
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。