细胞密度调控多细胞合成基因线路中的信号传播波
细胞行为
2021-07-20 v1 分子网络
摘要
在机体发育过程中，生化反应网络感知并响应机械力，以协调胚胎图式形成与胚胎形态发生。皮质张力、细胞密度和基质力学性质等因素通过调节基因调控信号网络来影响分化和细胞命运决定。合成发育的一个主要目标是构建基因调控线路，以编程合成多细胞结构的图式形成和形态发生。然而，在合成背景下，关于生长环境的物理性质如何影响合成基因线路行为的认识甚少。在此，我们利用在合成图式形成线路中观察到的物理-化学耦合，来控制图式化合成细胞片的尺寸和空间分布。我们表明，在包含基于synNotch信号系统的接触依赖性图式形成线路的多细胞片中，细胞密度衰减了相邻细胞间的信号传播。密度依赖性衰减导致信号传播波表现出持续传播、瞬态传播和无传播等不同的定性相位。通过计算建模，我们证明细胞生长参数决定了生长细胞片内观察到的传播相位。利用生长调节药物和空间密度梯度，我们控制了synNotch激活的细胞群的大小，并生成了组织尺度的激活梯度和运动波。我们的研究揭示了密度依赖的synNotch活性可被用于调控合成多细胞图式形成线路。更广泛地，我们表明合成基因线路会受到其物理背景的关键影响，为编程线路行为提供了另一种手段。
引用
@article{arxiv.2107.08116,
title = {Cell density controls signal propagation waves in a multicellular synthetic gene circuit},
author = {Marco Santorelli and Pranav Bhamidipati and Andriu Kavanagh and Victoria Fitts and Trusha Sondkar and Matt Thomson and Leonardo Morsut},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.08116},
year = {2021}
}