空间异质性塑造信号变形虫细胞的集体行为
生物物理
2018-04-23 v1 斑图形成与孤子
细胞行为
摘要
我们展示了在周期性毫米级柱阵存在下，信号盘基网柄菌变形虫模式形成的新实验结果。我们观察到同心 cAMP 波几乎同时在柱子处发起并向外传播。这些波的频率高于其他激发中心，并主导了系统动力学。细胞对这些圆形波产生趋化反应并向柱子聚集，形成反映底层晶格周期性的周期性 Voronoi 域。我们进行了反应扩散模型的综合数值模拟，以研究由障碍物给出的边界条件特性。我们的模拟表明，根据施加的边界条件，障碍物可以作为波源。有趣的是，障碍物周围需要达到一个临界的最小 cAMP 积累量，柱子才能作为波源。在较小的胞内 cAMP 产生速率下，该临界值较低，而我们可以在实验中使用咖啡因控制胞内 cAMP 的产生速率。实验和模拟还表明，在咖啡因存在时，激发中心的数量减少，这对于我们系统中从柱子发出的圆形波成功接管动力学至关重要。这些结果对于理解盘基网柄菌细胞在其自然栖息地中经历空间异质性的信号机制至关重要。
引用
@article{arxiv.1804.06686,
title = {Spatial heterogeneities shape collective behavior of signaling amoeboid cells},
author = {Torsten Eckstein and Estefania Vidal-Henriquez and Albert Bae and Azam Gholami},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.06686},
year = {2018}
}