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Accès ouvert déclaré 2024 preprint

Receptor binding and tissue architecture explain the morphogen local-to-global mobility transition

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Rattachement africain : sg, gb. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

ABSTRACT Morphogens are intercellular signaling molecules providing spatial information to cells in developing tissues to coordinate cell fate decisions. The spatial information is encoded within long-ranged concentration gradients of the morphogen. Direct measurement of morphogen dynamics in a range of systems suggests that local and global diffusion coefficients can differ by orders of magnitude. Further, local diffusivity can be large, which would potentially abolish any concentration gradient rapidly. Such observations have led to alternative transport models being proposed, including transcytosis and cytonemes. Here, we show that accounting for tissue architecture combined with receptor binding is sufficient to hinder the diffusive dynamics of morphogens, leading to an order of magnitude decrease in the effective diffusion coefficient from local to global scales. In particular, we built a realistic in silico architecture of the extracellular spaces of the zebrafish brain using light and electron microscopy data. Simulations on realistic architectures demonstrate that tortuosity and receptor binding within these spaces are sufficient to reproduce experimentally measured morphogen dynamics. Importantly, this work demonstrates that hindered diffusion is a viable mechanism for gradient formation, without requiring additional regulatory control. SIGNIFICANCE Measurements of morphogen diffusivity vary significantly depending on experimental approach. Such differences have been used to argue against diffusion as a viable mechanism of morphogen gradient formation. Here, we demonstrate that accounting for the local tissue architecture in concert with including receptor binding is sufficient to explain a range of biological observations. This demonstrates that (hindered) diffusion-driven transport is a viable mechanism of gradient formation.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Receptor binding and tissue architecture explain the morphogen local-to-global mobility transition
Date Crossref
30/04/2024
Éditeur
openRxiv
Type
posted-content

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • National University of Singapore Department of Biological Sciences pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • University of Warwick Mathematics Institute pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Mechanobiology Institute pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Institute of Molecular and Cell Biology pays non établi dans la notice
    Structure de recherche

Department of Biological Sciences — National University of Singapore, Mathematics Institute — University of Warwick et Mechanobiology Institute, avec 1 autre affiliation.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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