Receptor binding and tortuosity explain morphogen local-to-global diffusion coefficient transition
Rattachement africain : sg, gb. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
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.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Receptor binding and tortuosity explain morphogen local-to-global diffusion coefficient transition
- Date Crossref
- 01/03/2025
- Éditeur
- Elsevier BV
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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National University of Singapore Department of Biological Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Warwick Mathematics Institute pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Mechanobiology Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Agency for Science pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Institute of Molecular and Cell Biology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Department of Biological Sciences — National University of Singapore, Mathematics Institute — University of Warwick et Mechanobiology Institute, avec 2 autres affiliations.
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