计算机模型揭示了果蝇发育的关键时刻

在受精卵发育成果蝇幼虫的过程中,细胞所施加的力的计算机模型有望帮助科学家理解复杂得多的生物体的形态形成。

物理学和生物科学教授、物理学和天文学系主任谢恩·哈特森(Shane Hutson)表示,该模型试图阐明果蝇在受精后7-9小时左右胚胎发生的过程,即在发育阶段发生的胚带收缩过程。他和博士后W.T.“Ty”McCleery发现羊膜组织(覆盖胚胎背面的上皮组织)的机械应力是受拉的,并且随着方向的不同而变化很大。

他们的发现发表在今天的《生物物理杂志》上的一篇论文中,论文的题目是“在细菌带收缩的表面包裹的有限元模型中,拉长的细胞驱动形态发生”。研究小组通过在胚胎上制造微小的激光孔,并对这些小孔进行视觉跟踪,以显示力是如何驱动细胞运动的,从而验证了计算机模型的准确性。

“胚胎,无论是人的还是苍蝇的,都是三维的物体,”McCleery说。“其中的力量决定了细胞之间如何相互作用。该领域已经能够拍下这些照片,用显微镜观察小块细胞,一次观察苍蝇的一侧,但这需要很多假设。有了一个细胞包裹在椭球体周围的模型,我们就能看到所有相互作用的细胞,并开始了解体内压力的实际情况。”

哈特森说,这种对细胞在形态发生过程中相互作用的研究对发育生物学领域和许多领域的转化都很重要。

这项工作由美国国立卫生研究院通过赠款1R01GM099107和美国国家科学基金会通过研究生研究奖学金
支持。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.vanderbilt.edu/2019/06/19/computer-model-illuminates-critical-moment-in-drosophila-development/

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