Response-time behaviors of intercellular communication network motifs
Response-time behaviors of intercellular communication network motifs
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细胞间通讯网络基序的响应时间行为
DOI：
10.1101/136952
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发表时间：
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期刊：
影响因子：
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通讯作者：
Altschuler SJ
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Thurley K;Altschuler SJ
细胞间的通讯网络在不同的生物体过程中起着关键作用，如协调组织发育或免疫细胞反应。然而，与细胞内信号转导网络相比，细胞间通信网络的功能和工程原理还远未被了解。在这里，我们使用一个框架来研究细胞间通信网络，该框架模拟了具有单一功能的细胞内信号转导网络的输入输出关系-响应时间分布。我们确定了在实验数据集和信号转导路径的数学模型中都出现的原型响应时间分布-伽马分布。我们发现，简单的细胞间通信网络可以产生一系列的细胞行为，包括细胞同步、延迟和双峰响应。我们应用我们的建模方法，为T细胞群体中细胞因子分泌起始时间的其他令人困惑的数据提供了一个可信的解释。我们的方法可以使用实验上可访问的输入-输出测量结果来预测通信网络结构，而不需要详细了解中间步骤。
Cell-to-cell communication networks have critical roles in diverse organismal processes, such as coordinating tissue development or immune cell response. However, compared to intracellular signal transduction networks, the function and engineering principles of cell-to-cell communication networks are far less understood. Here, we study cell-to-cell communication networks using a framework that models the input-to-output relationship of intracellular signal transduction networks with a single function—the response-time distribution. We identified a prototypic response-time distribution—the gamma distribution—arising in both experimental data sets and mathematical models of signal-transduction pathways. We discover that a range of cellular behaviors, including cellular synchronization, delays and bimodal responses, can emerge from simple cell-to-cell communication networks. We apply our modeling approach to provide a plausible explanation for otherwise puzzling data on cytokine secretion onset times in a T cell population. Our approach can be used to predict communication network structure using experimentally accessible input-to-output measurements and without detailed knowledge of intermediate steps.
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