A mechanochemical model recapitulates distinct vertebrate gastrulation modes.
A mechanochemical model recapitulates distinct vertebrate gastrulation modes.
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DOI：
10.1126/sciadv.adh8152
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发表时间：
2023-12-08
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Mahadevan, L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Serra, Mattia;Najera, Guillermo Serrano;Chuai, Manli;Plum, Alex M.;Santhosh, Sreejith;Spandan, Vamsi;Weijer, Cornelis J.;Mahadevan, L.
在脊椎动物的原肠发育过程中，胚胎从一层上皮细胞转变为多层原肠胚。这一过程需要数百到数万个细胞的协调运动，具体取决于生物体。在鸡胚中，横跨几个细胞的肌动球蛋白电缆模式驱动协调的组织流动。在这里，我们得出了一个最小的理论框架，将肌动球蛋白的活性与全球组织流动联系起来。我们的模型预测了正常和实验扰动的鸡胚胎中原肠形成流的开始和发展，将不同的原肠形成模式模拟为主动应激不稳定。改变初始条件和与活跃细胞内移相关的参数，我们的模型概括了不同的脊椎动物原肠发育形态，与最近发表的鸡胚胎实验一致。总之，我们的结果表明，与不同的力产生机制相关的关键细胞行为模式的变化如何通过自组织的机械力化学过程促进脊椎动物不同的原肠发育模式。机械力化学模型解释了鸟类的自组织原肠形成流，并概括了其他脊椎动物的原肠形成模式。
During vertebrate gastrulation, an embryo transforms from a layer of epithelial cells into a multilayered gastrula. This process requires the coordinated movements of hundreds to tens of thousands of cells, depending on the organism. In the chick embryo, patterns of actomyosin cables spanning several cells drive coordinated tissue flows. Here, we derive a minimal theoretical framework that couples actomyosin activity to global tissue flows. Our model predicts the onset and development of gastrulation flows in normal and experimentally perturbed chick embryos, mimicking different gastrulation modes as an active stress instability. Varying initial conditions and a parameter associated with active cell ingression, our model recapitulates distinct vertebrate gastrulation morphologies, consistent with recently published experiments in the chick embryo. Altogether, our results show how changes in the patterning of critical cell behaviors associated with different force-generating mechanisms contribute to distinct vertebrate gastrulation modes via a self-organizing mechanochemical process. A mechanochemical model explains self-organizing avian gastrulation flows and recapitulates other vertebrate gastrulation modes.
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影响因子：
13.6
作者：
通讯作者：
--
DOI：
10.1073/pnas.2214205120
发表时间：
2023-02-07
影响因子：
11.1
作者：
Gehrels, Emily W.;Chakrabortty, Bandan;Perrin, Marc-Eric;Merkel, Matthias;Lecuit, Thomas
通讯作者：
Lecuit, Thomas
影响因子：
2.4
作者：
Durande, M.;Tlili, S.;Delanoe-Ayari, H.
通讯作者：
Delanoe-Ayari, H.
影响因子：
2.7
作者：
Cui, C;Yang, XS;Weijer, CJ
通讯作者：
Weijer, CJ
影响因子：
8.6
作者：
GRANER, F;GLAZIER, JA
通讯作者：
GLAZIER, JA