Evaluating the Arrhenius equation for developmental processes.
Evaluating the Arrhenius equation for developmental processes.
复制标题
DOI：
10.15252/msb.20209895
复制
发表时间：
2021-08
影响因子：
9.9
通讯作者：
Wühr M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Crapse J;Pappireddi N;Gupta M;Shvartsman SY;Wieschaus E;Wühr M
著名的阿留申方程非常适合描述化学反应的温度依赖性，但也被用于复杂的生物过程。在这里，我们评估了简单的阿克里乌斯方程预测复杂的多步骤生物过程的能力，使用青蛙和果蝇胚胎发生作为两个典型模型。我们发现，阿克里尼乌斯方程提供了一个很好的近似胚胎发生的温度依赖性，即使个别发育间隔尺度不同的温度。然而，在低温和高温下，我们观察到与理想化的阿耳忒弥斯定律行为的显着偏离。当我们对理想化化学网络的多步反应进行建模时，我们无法产生与线性相当的偏差。相比之下，我们发现两种酶GAPDH和β-半乳糖苷酶在Arabius图中显示出与我们对胚胎发育的观察相似的非线性。因此，我们发现，复杂的胚胎发育可以很好地近似为简单的阿克里乌斯方程，而不管非均匀的发育尺度，并提出观察到的偏离这一定律可能更多地来自非理想化的个体步骤，而不是系统的复杂性。青蛙和果蝇胚胎发生的延时分析结合数学建模进行，以检查简单的Arrhenius方程预测复杂的多步骤生物过程的效果。
The famous Arrhenius equation is well suited to describing the temperature dependence of chemical reactions but has also been used for complicated biological processes. Here, we evaluate how well the simple Arrhenius equation predicts complex multi‐step biological processes, using frog and fruit fly embryogenesis as two canonical models. We find that the Arrhenius equation provides a good approximation for the temperature dependence of embryogenesis, even though individual developmental intervals scale differently with temperature. At low and high temperatures, however, we observed significant departures from idealized Arrhenius Law behavior. When we model multi‐step reactions of idealized chemical networks, we are unable to generate comparable deviations from linearity. In contrast, we find the two enzymes GAPDH and β‐galactosidase show non‐linearity in the Arrhenius plot similar to our observations of embryonic development. Thus, we find that complex embryonic development can be well approximated by the simple Arrhenius equation regardless of non‐uniform developmental scaling and propose that the observed departure from this law likely results more from non‐idealized individual steps rather than from the complexity of the system. Time‐lapse analysis of frog and fruit fly embryogenesis combined with mathematical modeling is performed to examine how well the simple Arrhenius equation predicts complex multi‐step biological processes.
登录
查看更多内容
影响因子：
3.9
作者：
Chong, Jeronica;Amourda, Christopher;Saunders, Timothy E.
通讯作者：
Saunders, Timothy E.
影响因子：
64.8
作者：
Gillooly, JF;Charnov, EL;Brown, JH
通讯作者：
Brown, JH
影响因子：
4.4
作者：
Eyring, H
通讯作者：
Eyring, H
DOI：
10.1007/978-1-4939-8784-9_13
发表时间：
2018-01-01
期刊：
XENOPUS: METHODS AND PROTOCOLS
影响因子：
--
作者：
Gupta, Meera;Sonnett, Matthew;Wuhr, Martin
通讯作者：
Wuhr, Martin
影响因子：
8.8
作者：
Cao, Wen Xi;Kabelitz, Sarah;Lipshitz, Howard D.
通讯作者：
Lipshitz, Howard D.