شکافت کد بیوالکتریک کاوشی در کنترل داخلی یونی تشکیل الگو

قیمت: 41,000 تومان

دانلود رایگان مقاله

خرید ترجمه مقاله

عنوان فارسی

شکافت کد بیوالکتریک کاوشی در کنترل داخلی یونی تشکیل الگو

عنوان لاتین

Cracking the bioelectric code Probing endogenous ionic controls of pattern formation

در حال حاضر مشخص شده است که الگوهای پتانسیل ایستا در سلول های غیرقابل تحریک بافت های حیاتی، سیگنال‌هایی برای شکل گیری الگوهایی در دوره رشد جنین، بازسازی و سرکوب سرطان است. توسعه روش هایی در سطح مولکولی، برای ردیابی جریان های یونی و مدیریت عملکرد فعالیت کانال های یونی و پمپ ها، منجر به پیدایش مکانیزم‌هایی شده است که شیب ولتاژ در آن رفتارهای سلولی و مونتاژ ساختارهای بزرگ مقیاس و پیچیده را تنظیم می‌کند. مقالات اخیر نشان داده است که برای علامت گذاری در چشم جنین قورباغه یک محدوده خاص ولتاژ لازم است. شایان ذکر است، تنظیم مصنوعی در دیگر سلول های سوماتیک آن هم در محدوده خاص از ولتاژ چشم، منجر به تشکیل چشم هایی در مکان های نابجا شده است از جمله بافت هایی که از نسل اکتودرم پیشین نیستند: چشم ها می توانند در روده، دُم، و یا در صفحه جانبی مزودرم تشکیل شوند. این داده ها مدل های موجود از fate محدودیت چشم و نگاشت کارایی بافت را به چالش می کشند و حضور یک کد بیولوژیکی را نشان می دهند، یعنی نگاشت خصوصیات فیزیولوژیکی به نتایج تشریحی. این ضمیمه، وضعیت فعلی دانش در توسعه بیوالکتریسیته را خلاصه می کند، سه تفسیر ممکن از کد بیولوژیکی را که بطور عملی حالات فیزیولوژیک را به نتایج تشریحی نگاشت می کنند پیشنهاد می‌دهد، و بزرگترین سوال باز در این زمینه را مشخص می کند. همچنین ما فرضیه‌های نظری درباره فصل مشترک علوم شناختی و توسعه زیست شناسی را نشان می دهیم: اینکه ارسال سیگنال بیوالکتریکی به درون سلول های غیرقابل تحریکی که همراه با اتصالات شکاف است دینامیک شبکه های عصبی مانند را شبیه سازی می کند، و اساس پردازش توابع مورد نیاز برای تشکیل الگوهایی پیچیده در داخل بدن را نشان می دهد. درک و یادگیری کنترل اطلاعات ذخیره شده در شبکه های فیزیولوژیکی دارای پیامدهای قابل تغییری در بیولوژی تکاملی، پزشکی احیا کننده و بیومهندسی سنتزیک خواهد بود.

patterns of resting potential in non-excitable cells of living tissue are now known to be instructive signals for pattern formation during embryogen-esis, regeneration and cancer suppres-sion. The development of molecular-level techniques for tracking ion flows and functionally manipulating the activity of ion channels and pumps has begun to reveal the mechanisms by which volt-age gradients regulate cell behaviors and the assembly of complex large-scale structures. A recent paper demonstrated that a specific voltage range is necessary for demarcation of eye fields in the frog embryo. Remarkably, artificially setting other somatic cells to the eye-specific volt-age range resulted in formation of eyes in aberrant locations, including tissues that are not in the normal anterior ectoderm lineage: eyes could be formed in the gut, on the tail, or in the lateral plate meso-derm. These data challenge the existing models of eye fate restriction and tissue competence maps, and suggest the pres-ence of a bioelectric code—a mapping of physiological properties to anatomical outcomes. This Addendum summarizes the current state of knowledge in devel-opmental bioelectricity, proposes three possible interpretations of the bioelectric code that functionally maps physiologi-cal states to anatomical outcomes, and highlights the biggest open questions in this field. We also suggest a speculative hypothesis at the intersection of cogni-tive science and developmental biology: that bioelectrical signaling among non-excitable cells coupled by gap junctions simulates neural network-like dynamics, and underlies the information process-ing functions required by complex pat-tern formation in vivo. Understanding and learning to control the informa-tion stored in physiological networks will have transformative implications for developmental biology, regenerative medicine and synthetic bioengineering