El rol de los filopodios en la formación de patrones por inhibición lateral en procesos de diferenciación celular

MARÍA BELÉN GARCÍA CONTRERAS; LUCIANA BRUNO; NARA GUISONI

San Carlos de Bariloche

Congreso; 106a Reunión Nacional de Física; 2022

AFA

Un problema central en biología del desarrollo es entender cuáles son los mecanismos que dan origen a las formas biológicas. Así, el desafío consiste en entender cómo un grupo de células equivalentes da origen a diferentes patrones espacio-temporales. La inhibición lateral, a través de la vía de señalización de Notch, está involucrada en la diferenciación celular y es capaz de generar patrones a partir de un conjunto homogéneo de células. Mediante la inhibición mutua entre células que están en contacto, se amplifican diferencias en las concentraciones de las proteínas que participan de la vía de Notch y surgen diferencias fenotípicas entre las células. Usualmente la inhibición lateral considera la interacción de células que se encuentran en contacto directo, ya que la señalización de la vía de Notch depende de proteínas que se encuentran en la membrana celular. Sin embargo, la observación de largos filopodios (extensiones citoplasmáticas) durante la formación de las cerdas en el tórax dorsal de la Drosophila, puso en evidencia la existencia de interacción por inhibición lateral entre células distantes.En este trabajo utilizamos simulaciones numéricas para estudiar arreglos unidimensionales de células con filopodios que interactúan a través de inhibición lateral. Consideramos ecuaciones diferenciales no-lineales para modelar las concentraciones de las proteínas más relevantes presentes en la vía de Notch. Utilizamos dos modelos estocásticos simplificados para los filopodios que tienen en cuenta determinaciones experimentales de longitudes y tiempo de vida de los filopodios: (i) simulamos explícitamente la dinámica de crecimiento y decrecimiento delos filopodios, y (ii) sorteamos las longitudes de la distribución experimental. Se estudian distintos escenarios que consideran diferentes tipos de señalización y las dos dinámicas de filopodios. Encontramos que la presencia de filopodios aumenta el espaciamiento entre células con destino primario y que la dinámica de filopodios afecta los patrones espacio-temporales de células generados.