A spatiotemporal master equation model of morphogen transport: Local accumulation times, noise measurement and diffusion force

مورفوژن، یک کلاس مولکول های سیگنالینگ جهت هدایت و کنترل شکل گیری الگوی سلولی و بافت، ابتدا در یک منطقه محلی سنتز شده و سپس به مناطق دیگر منتقل می شود و یا تجزیه می شود. در مطالعات قبلی، این فرایند حمل و نقل مدل های جبرانی معادلات دیفرانسیل معمولی مدل شده است. با این حال، در محیط میکروکوسنیک، این فرآیند اغلب با نوسانات تصادفی (یا سر و صدا) تحت تاثیر قرار می گیرد. هنوز معلوم نیست چگونه این نویز بر روی شیب مورفوژن تاثیر می گذارد. در اینجا ما یک مدل معادلات استاد فضایی برای بارگذاری فرآیند انتقال مورفوژن در یک زمینه توسعه محدود ایجاد می کنیم که از آن می توان معادلات لحظه ای معادله ی اول معادله ی اصلی را بدست آورد. ما بیان تحلیلی زمان انباشت محلی را به دست می آوریم که مورفوژن ها به حالت پایدار می رسند و می بینیم که این زمان با توجه به موقعیت های سلولی غیر خطی است. ما همچنین عبارات تقریبی واریانس حالت پایدار، عوامل فانو و زمان انباشت محلی واریانس را به دست می آوریم. جالب توجه است، ما دریافتیم که زمان انباشت محلی برای واریانس تعداد مورفوژن، کوتاهتر از لحظه دوم مربوط به آن است. علاوه بر این، نویز در تعداد مورفوژن تقریبا توسط فاصله از موقعیت سلولی تا منبع مورفوژن تأثیری ندارد. علاوه بر این، ما به بررسی برخی از مقادیر (به عنوان مثال انرژی بالقوه و نیروی انتشار) از نظر مکانیزم های فیزیکی-شیمیایی، و کشف می کنیم که نیروی انتشار یک عامل کلیدی برای تشکیل گرادیان مورفوژن است. نتایج ما بینش مربوط به انتشار مورفوژن را ارائه می دهد.