МОДЕЛИ РЕГУЛЯЦИИ СТРУКТУРЫ НИШИ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В АПИКАЛЬНОЙ МЕРИСТЕМЕ ПОБЕГА
Аннотация
Экспериментальные данные, полученные к настоящему времени, привели к определенным представлениям о регуляции ниши стволовых клеток в апикальной меристеме побега. Для проверки непротиворечивости этих представлений и их согласованности с экспериментальными данными применяется математическое моделирование. В статье рассматриваются математические модели регуляции ниши стволовых клеток в апикальной меристеме побега, предложенные разными авторами; анализируются экспериментальные основания и рабочие гипотезы, формализованные в этих моделях, и выявляются методические различия в подходах к построению этих моделей.
Ключевые слова
При поддержке: грант РФФИ № 11-04-01748-а
Об авторах
У. С. Зубаирова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
С. В. Николаев
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
Список литературы
1. Николаев С.В., Зубаирова У.С., Пененко А.В. и др. Модель регуляции структуры ниши стволовых клеток в апикальной меристеме побега Arabidopsis thaliana // Докл. АН. 2013. Т. 451. № 5. С. 336–338.
2. Николаев С.В., Зубаирова У.С., Фадеев С.И. и др. Исследование одномерной модели регуляции размеров возобновительной зоны в биологической ткани с учетом деления клеток // Сиб. журн. индустр. математики. 2010. Т. 13. Вып. 4(44). С. 70–82.
3. Николаев С.В., Колчанов Н.А., Фадеев С.И. и др. Исследование одномерной модели регуляции размеров возобновительной зоны в биологической ткани // Вычисл. технол. 2006. Т. 11. Вып. 2. С. 67–81.
4. Николаев С.В., Пененко А.В., Лавреха В.В. и др. Модельное изучение роли белков СLV1, CLV2, CLV3 и WUS в регуляции структуры апикальной меристемы побега // Онтогенез. 2007. Т. 38. Вып. 6. С. 457–462.
5. Чуб В.В., Синюшин А.А. Фасциация цветка и побега: от феноменологии к построению моделей преобразования апикальной меристемы // Физиол. растений. 2012. Т. 59. Вып. 4. С. 1–17.
6. Barton M.K. Twenty years on: the inner workings of the shoot apical meristem, a developmental dynamo // Dev. Biol. 2010. V. 341. P. 95–113.
7. Brand U., Fletcher J.C., Hobe M. et al. Dependence of stem cell fate in Arabidopsis on a feedback loop regulated by CLV3 activity // Science. 2000. V. 289. P. 617–619.
8. Brand U., Grunewald M., Hobe M., Simon R. Regulation of CLV3 expression by two homeobox genes in Arabidopsis // Plant Physiol. 2002. V. 129. P. 565–575.
9. Brand U., Hobe M., Simon R. Functional domains in plant shoot meristems // Bioessays. 2001. V. 23. P. 134–141.
10. Bowman J.L., Eshed Y. Formation and maintenance of the shoot apical meristem // Trends Plant Sci. 2000. V. 5. P. 110–115.
11. Chickarmane V.S., Gordon S.P., Tarr P.T. et al. Cytokinin signaling as a positional cue for patterning the apical–basal axis of the growing Arabidopsis shoot meristem // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2012. V. 109. Nо. 10. P. 4002–4007.
12. Fujita H., Toyokura K., Okada K., Kawaguchi M. Reactiondiffusion pattern in shoot apical meristem of plants // PLoS ONE. 2011. V. 6. e18243.
13. Geier F., Lohmann J.U., Gerstung M. et al. A quantitative and dynamic model for plant stem cell regulation // PLoS ONE. 2008. V. 3. e3553.
14. Gordon S.P., Chickarmane V.S., Ohno C., Meyerowitz E.M. Multiple feedback loops through cytokinin signaling control stem cell number within the Arabidopsis shoot meristem // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. P. 16529–16534.
15. Gross-Hardt R., Laux T. Stem cell regulation in the shoot meristem // J. Cell Sci. 2003. V. 116. P. 1659–1666.
16. Hohm T., Zitzler E., Simon R. A dynamic model for stem cell homeostasis and patterning in Arabidopsis meristems // PLoS ONE. 2010. V. 5. e9189.
17. Jönsson H., Gruel J., Krupinski P., Troein C. On evaluating models in computational morphodynamics // Curr. Opin. Plant Biol. 2012. V. 15. P. 103–110.
18. Jönsson H., Heisler M., Reddy G.V. et al. Modeling the organization of the WUSCHEL expression domain in the shoot apical meristem // Bioinformatics. 2005. V. 21 (Suppl. 1) P. i232–i240.
19. Jönsson H., Shapiro B., Meyerowitz E., Mjolsness E. Signaling in multicellular models of plant development // On Growth Form and Computers / Ed. S. Kumar, P. Bentley. L.: Acad. Press, 2003. P. 156–161.
20. Kerstetter R.A., Bollman K., Taylor R.A. et al. KANADI regulates organ polarity in Arabidopsis // Nature. 2001. V. 411. P. 706–709.
21. Kwiatkowska D. Structural integration at the shoot apical meristem: models, measurements, and experiments // Am. J. Bot. 2004. V. 91. P. 1277–1293.
22. Lenhard M., Laux T. Stem cell homeostasis in the Arabidopsis shoot meristem is regulated by intercellular movement of CLAVATA3 and its sequestration by CLAVATA1 // Development. 2003. V. 130. P. 3163–3173.
23. Mjolsness E., Sharp D.H., Reinitz J. A connectionist model of development // J. Theor. Biol. 1991. V. 152. P. 429–453.
24. Newman I.V. Pattern in the meristems of vascular plants. III. Pursuing the patterns in the apical meristem where no cell is a permanent cell // J. Linn. Soc. (Botany). 1965. V. 59. P. 185–214.
25. Ogawa M., Shinohara H., Sakagami Y., Matsubayashi Y. Arabidopsis CLV3 peptide directly binds CLV1 ectodomain // Science. 2008. V. 319. P. 294.
26. Reddy V.G., Meyerowitz E.M. Stem-cell homeostasis and growth dynamics can be uncoupled in the Arabidopsis shoot apex // Science. 2005. V. 310. Nо. 5748. P. 663–667.
27. Rojo E., Sharma V.K., Kovaleva V. et al. CLV3 is localized to the extracellular space, where it activates the Arabidopsis CLAVATA stem cell signaling pathway // Plant Cell. 2002. V. 14. P. 969–977.
28. Sablowski R. Plant stem cell niches: from signalling to execution // Curr. Opin. Plant Biol. 2011. V. 14. P. 4–9.
29. Sahlin P., Melke P., Jцnsson H. Models of sequestration and receptor cross-talk for explaining multiple mutants in plant stem cell regulation // BMC Syst. Biol. 2011. V. 5. 2.
30. Schoof H., Lenhard M., Haecker A. et al. The stem cell population of Arabidopsis shoot meristems in maintained by a regulatory loop between the CLAVATA and WUSCHEL genes // Cell. 2000. V. 100 P. 635–644.
31. Sharma V.K., Carles C., Fletcher J.C. Maintenance of stem cell populations in plants // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2003. V. 100 (Suppl 1) P. 11823–11829.
32. Traas J., Doonan J.H. Cellular basis of shoot apical meristem development // Int. Rev. Cytol. 2001. V. 208. P. 161–206.
33. Williams L., Fletcher J.C. Stem cell regulation in the Arabidopsis shoot apical meristem // Curr. Opin. Plant Biol. 2005. V. 8. P. 582–586.
34. Yadav R.K., Girke T., Pasala S. et al. Gene expression map of the arabidopsis shoot apical meristem stem cell niche // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. P. 4941–4946.
35. Yadav R.K., Perales M., Gruel J. et al. WUSCHEL protein movement mediates stem cell homeostasis in the Arabidopsis shoot apex // Genes Dev. 2011. V. 25. P. 2025–2030.
36. Yadav R.K., Perales M., Gruel J. et al. Plant stem cell maintenance involves direct transcriptional repression of differentiation program // Mol. Syst. Biol. 2013. V. 9. Р. 654.
Рецензия
Просмотров:
511
Послать статью по эл. почте 