PPt4Web Хостинг презентаций

Главная / Биология / Моделирование регуляции развития меристемы побега в эмбриогенезе Arabidopsis thaliana
X Код для использования на сайте:

Скопируйте этот код и вставьте его на свой сайт

X

Чтобы скачать данную презентацию, порекомендуйте, пожалуйста, её своим друзьям в любой соц. сети.

После чего скачивание начнётся автоматически!

Кнопки:

Презентация на тему: Моделирование регуляции развития меристемы побега в эмбриогенезе Arabidopsis thaliana


Скачать эту презентацию

Презентация на тему: Моделирование регуляции развития меристемы побега в эмбриогенезе Arabidopsis thaliana


Скачать эту презентацию



№ слайда 1 Моделирование регуляции развития меристемы побега в эмбриогенезе Arabidopsis tha
Описание слайда:

Моделирование регуляции развития меристемы побега в эмбриогенезе Arabidopsis thaliana Научный руководитель: к.б.н., доц. Лихошвай В. А.Докладчик:асп. ИЦиГ Акбердин И. Р.3 год аспирантурыЛаборатория теоретической генетикиСектор молекулярной эволюцииСпециальность:03.00.28 – биоинформатикаТема утверждена: Учёный совет, протокол №11 от 07.05.08Межлабораторный семинар, протокол №5 от 11.04.08

№ слайда 2 Объект исследования: Arabidopsis thaliana Arabidopsis был первым растением, гено
Описание слайда:

Объект исследования: Arabidopsis thaliana Arabidopsis был первым растением, геном которого был полностью секвенирован. Существует программа, по которой к 2010 году планируется определить функции всех генов этого растения.

№ слайда 3 Меристема побега Arabidopsis thaliana:
Описание слайда:

Меристема побега Arabidopsis thaliana:

№ слайда 4 Основные гормоны, регулирующие рост и развитие растений: Ауксин – основной гормо
Описание слайда:

Основные гормоны, регулирующие рост и развитие растений: Ауксин – основной гормон растений, который регулирует деление клеток и является фактором дифференцировки - Индолилуксусная кислота (ИУК или гетероауксин). Цитокинин - растительный гормон, производный 6-аминопурина; Основной природный цитокинин – зеатин (его синтетический аналог – кинетин); отвечает за поддержание тотипотентности6-фурфуриламинопурин Сверхзадача информационной биологии в области исследований данного объекта: Разработка методов и компьютерного обеспечения, позволяющего воспроизвести развитие данного организма in silico

№ слайда 5 Цель и задачи исследования: Цель:Теоретический анализ регуляторных механизмов по
Описание слайда:

Цель и задачи исследования: Цель:Теоретический анализ регуляторных механизмов поддержания тотипотентности и дифференцировки клеток при развитии меристемы побега Arabidopsis thalianaЗадачи:Разработка методов и программного обеспечения для реконструкции и моделирования регуляторных контуров генных сетей;Реконструкция генной сети метаболизма ауксина – регулятора поддержания тотипотентности и дифференцировки клеток при развитии меристемы побега;Разработка математической модели внутриклеточного метаболизма ауксина с учетом генетической регуляции;Разработка пространственно – распределённой модели с учётом транспорта основных регуляторов, контролирующих развитие меристемы побега;Анализ разработанных моделей и их биологическая интерпретация.

№ слайда 6 Накопление и транспорт ауксина: Модель роли ауксина в эмбриогенезе; Зеленым цвет
Описание слайда:

Накопление и транспорт ауксина: Модель роли ауксина в эмбриогенезе; Зеленым цветом обозначены места накопления ауксина и ауксинового ответа. Ауксин накапливается в проэмбрионе за счёт PIN7 системы, осуществляя спецификацию апикальную части растения; затем свободная форма ауксина начинает нарабатываться в апексе и транспортироваться обратно. Паттерны распределения и накопления ауксина в побеге и корне;Зеленым обозначены места накопления ауксина

№ слайда 7 Химические структуры веществ, обладающих активностью ауксина:
Описание слайда:

Химические структуры веществ, обладающих активностью ауксина:

№ слайда 8 Метаболизм ауксина:Потенциальные пути биосинтеза ауксина в клетке Арабидопсиса.П
Описание слайда:

Метаболизм ауксина:Потенциальные пути биосинтеза ауксина в клетке Арабидопсиса.Пути биосинтеза de novo ИУК из триптофана и его предшественников

№ слайда 9 Конъюгация ауксина: Потенциальные пути метаболизма ауксина в клетке Арабидопсиса
Описание слайда:

Конъюгация ауксина: Потенциальные пути метаболизма ауксина в клетке Арабидопсиса.

№ слайда 10 Структурная модель генной сети метаболизма ауксина*:
Описание слайда:

Структурная модель генной сети метаболизма ауксина*:

№ слайда 11 Структурная модель генной сети метаболизма ауксина:
Описание слайда:

Структурная модель генной сети метаболизма ауксина:

№ слайда 12 Структурная модель генной сети метаболизма ауксина:
Описание слайда:

Структурная модель генной сети метаболизма ауксина:

№ слайда 13 Редуцированная структурная модель генной сети метаболизма ауксина:
Описание слайда:

Редуцированная структурная модель генной сети метаболизма ауксина:

№ слайда 14 MGSgenerator: блок автоматической конвертации формата ГС в формат моделей:
Описание слайда:

MGSgenerator: блок автоматической конвертации формата ГС в формат моделей:

№ слайда 15 MGSmodeller: Компьютерная система для конструирования, расчета и анализа моделей
Описание слайда:

MGSmodeller: Компьютерная система для конструирования, расчета и анализа моделей молекулярно-генетических систем:

№ слайда 16 Результаты моделирования процентного содержания различных форм ауксина в клетке
Описание слайда:

Результаты моделирования процентного содержания различных форм ауксина в клетке меристемы побега: Расчёты модели:Процентное содержание различных форм ауксина (ИУК) в клетке:По оси y-процентыПо оси x-форма ИУК В клетках побега Арабидопсиса, свободная форма ауксина и его эстерифицированная форма составляют только <1% и 4% от общего пула ауксина, соответственно. Оставшийся пул ауксина (95%) составляют амидные формы ауксина (Park et al., 2001).

№ слайда 17 Результаты моделирования динамики изменения концентрации ИУК и GH3 белка в клетк
Описание слайда:

Результаты моделирования динамики изменения концентрации ИУК и GH3 белка в клетке в зависимости от начальной концентрации: Расчёты модели:Концентрация ИУК и GH3 белка в клетке в зависимости от начальной концентрации:По оси y-концентрация ИУК и GH3 белкаПо оси x-время расчёта Ферменты, которые осуществляют реакции конъюгации ИУК с аминокислотами, кодируются белками семейства GH3, которые кодируются ауксин индуцируемыми генами. Эти ферменты входят в суперсемейство люцифераз (Staswick et al., 2002). Также известно, что ауксин быстро и мимолётно индуцирует накапливание, по крайней мере, трёх семейств транскриптов: SMALL AUXIN-UP RNAs (SAURs), GH3-связанные транскрипты и члены семейства AUXIN/INDOLE-3-ACETIC ACID (Aux/IAA).

№ слайда 18 Результаты моделирования динамики изменения концентрации ИУК-аланин в норме и пр
Описание слайда:

Результаты моделирования динамики изменения концентрации ИУК-аланин в норме и при мутациях (trp2,trp3): Расчёты модели качественно совпадают с экспериментальными данными:Концентрация конъюгата ИУК-аланин в клетке в норме и при мутациях (trp2,trp3):По оси y-концентрация ИУК-аланинПо оси x-время расчёта Мутанты арабидопсиса trp3-1 и trp2-1 имеют нарушения в Trp синтазах a and b, соответственно (Last et al., 1991; Radwanski et al., 1996). Мутанты данных типов накапливают содержание амидных форм ауксина (Normanly et al., 1993; Ouyang et al., 2000), несмотря на низкий уровень триптофана (Muller and Weiler, 2000a; Ouyang et al., 2000)…в кукурузе, однако, Trp синтаза a может действовать без b субъединицы для того, чтобы производить индол, который преобразуется в определённые «защитные» вещества (Frey et al., 1997, 2000; Melanson et al., 1997) или, возможно, в ауксин. * - A.W. Woodward and B.Bartel. Auxin: Regulation, Action, and Interaction. Annals of Botany, 95: 707–735, 2005

№ слайда 19 Эмбриональное развитиемеристемы побега Arabidopsis Thaliana
Описание слайда:

Эмбриональное развитиемеристемы побега Arabidopsis Thaliana

№ слайда 20 Разработка пространственно – распределённой модели: Сердечковидная стадия развит
Описание слайда:

Разработка пространственно – распределённой модели: Сердечковидная стадия развития меристемы побега(Friml et al.,2003) Основные принципы:Клетки автомата могут обмениваться химическими сигналами. Было выбрана 3 типа сигналов имеющих биологический смысл:стволовой сигнал (SS);сигнал дифференцировки (SD);базальный сигнал (BS);Все клетки разделены на несколько типов в зависимости от типа продуцируемого ими сигнала, причем клетки могут менять свой тип;Тип клетки и продолжительность клеточного цикла зависят от локальной концентрации сигналов;Направления деления зависят от градиентов распределения сигналов.

№ слайда 21 Типы клеток автомата: Промеристем - клетки меристемы зародыша. Эти клетки продуц
Описание слайда:

Типы клеток автомата: Промеристем - клетки меристемы зародыша. Эти клетки продуцируют SS и находятся в верхней части зародыша. В процессе развития эти клетки переходят в клетки типа Л2меристеми Л3меристем.Л2меристем - клетки меристемы, находящиеся во втором слое (считая от эпидермального слоя) верхней части зародыша. Эти клетки продуцируют SS.Л3меристем - клетки, находящиеся на слой ниже клеток типа Л2меристем. Так же продуцируют SS.Транзитные - клетки, находящиеся вблизи меристемы. Они так же продуцируют низкий SD, но имеют самый высокий темп деления.Латеральные - клетки этого типа имитируют «дифференцированные» клетки, которые продуцируют SD.Суспензорные - клетки суспензора. Эти клетки продуцируют BS и располагаются в нижней части зародыша. В модели их всегда две.

№ слайда 22 Внутренние параметры «клетки» модели: Type – тип клеткиBS0, SS0, SD0 – значения
Описание слайда:

Внутренние параметры «клетки» модели: Type – тип клеткиBS0, SS0, SD0 – значения сигналов продуцируемых данной клеткой.BS, SS, SD – значения сигналов с учетом влияния всей ткани.K – отношение стволового сигнала к сигналу дифференцировки, K=SS/SD.T – продолжительность клеточного цикла, T=T(K).Tp – возраст клетки считая от последнего деления.

№ слайда 23 Темпы делений клеток меристемы побега:
Описание слайда:

Темпы делений клеток меристемы побега:

№ слайда 24 Взаимодействие «клеток» модели:Глобальное взаимодействие Суммарное влияние на кл
Описание слайда:

Взаимодействие «клеток» модели:Глобальное взаимодействие Суммарное влияние на клетку с координатой (i, j) есть сумма продуцируемых сигналов по всем клеткам ткани с весами экспоненциально убывающими от расстояния между клетками.

№ слайда 25 Визуализация модели клеточного автомата:
Описание слайда:

Визуализация модели клеточного автомата:

№ слайда 26 Результаты моделирования. Нормальное развитие зародыша: I-16 клеточный эмбрион (
Описание слайда:

Результаты моделирования. Нормальное развитие зародыша: I-16 клеточный эмбрион ( - Эпид., - Промеристем, - Латерал., - Суспенз.); II-глобулярная стадия (нет новых клеточных типов), III-сердечковидная стадия ( - Транз.), IV- торпедная стадия ( -Л2Меристем, - Л3Меристем);

№ слайда 27 Результаты моделирования. Мутантное развитие зародыша: мутация I вида:Модель: чу
Описание слайда:

Результаты моделирования. Мутантное развитие зародыша: мутация I вида:Модель: чувствительность Promeristem к Signal of Differentiation (больше), чувствительность L2, L3 к Stem Signal (меньше)Организм: cuc1 cuc2 I-16 клеточный эмбрион ( - Эпид., - Промеристем, - Латерал., - Суспенз.); II-глобулярная стадия (нет новых клеточных типов), III-сердечковидная стадия ( - Транз.), IV- торпедная стадия ( -Л2Меристем, - Л3Меристем);

№ слайда 28 Анализ чувствительности модели к параметрам транспорта и синтеза SD (сигнала диф
Описание слайда:

Анализ чувствительности модели к параметрам транспорта и синтеза SD (сигнала дифференцировки):

№ слайда 29 Анализ чувствительности модели к параметрам транспорта и синтеза SD (сигнала диф
Описание слайда:

Анализ чувствительности модели к параметрам транспорта и синтеза SD (сигнала дифференцировки):

№ слайда 30 Распределение паттернов ауксина в развивающейся апикальной меристеме побега: Имм
Описание слайда:

Распределение паттернов ауксина в развивающейся апикальной меристеме побега: Иммунная локализация белков PIN1 в эмбрионе: окрашена полярное расположение PIN1 в диком типе (Michniewicz M. et al., 2007) Распределение относительного максимума ауксина, полученное с помощью модели

№ слайда 31 Распределение паттернов ауксина в развивающейся апикальной меристеме побега: Пол
Описание слайда:

Распределение паттернов ауксина в развивающейся апикальной меристеме побега: Полярная локализация белков PIN1 на более поздней стадии развития (Steinmann T. et al., 1999) Распределение относительного максимума ауксина, полученное с помощью модели

№ слайда 32 Выводы: Разработана конвейерная технология конструирования математических моделе
Описание слайда:

Выводы: Разработана конвейерная технология конструирования математических моделей генных сетей, включающая следующие этапы: 1) автоматическая генерация базы моделей элементарных подсистем генной сети; 2) реконструкции интегральной математической модели генной сети в компьютерной системе MGSmodeller.Реконструирована структурная модель генной сети метаболизма ауксина в клетке побега Arabidopsis thaliana. Генная сеть содержит 235 молекулярно-генетических подсистем, объединяющих 162 объекта: 62 гена, 56 мРНК и 44 белка. Все молекулярно-генетические процессы распределены по семи компартментам. Логический анализ модели генной сети показал, что она относится к типу систем, поддерживающих внутриклеточный гомеостаз, за счёт наличия в ней отрицательных обратных связей и множественности путей биосинтеза и конъюгации целевого продукта (ауксина). Данный вывод подтверждён численным анализом интегральной математической модели.

№ слайда 33 Автоматически сгенерированная база математических моделей элементарных подсистем
Описание слайда:

Автоматически сгенерированная база математических моделей элементарных подсистем генной сети метаболизма ауксина дополнена моделями, описывающими подсистемы транспорта низкомолекулярных веществ между компартментами клетки. Для моделей элементарных подсистем и интегральной модели подобран оптимальный набор значений параметров, позволяющий адекватно вопроизводить экспериментальные данные, в том числе: стационарное состояние генной сети; процентное содержание в клетке свободной формы ауксина, его эстерифицированной и амидных форм (<1% и 4%, 95% от общего пула ауксина соответственно); наработку амидных форм ауксина в мутантах Arabidopsis thaliana trp3-1 и trp2-1, имеющие нарушения в триптофан синтазах α и β.Компьютерный анализ математической модели показал, что независимо от начальных значений концентраций ауксина и продукта GH3 транскриптов в заданном диапазоне относительных единиц концентрации, происходит быстрая активация ауксином наработки продукта GH3 транскриптов, который ослабляет сигнал ауксина инактивацией ауксина через конъюгацию. Это свидетельствует о быстрых процессах молекулярно-генетической регуляции в ответ на изменение концентрации ауксина в клетке.

№ слайда 34 Разработана пространственно-распределённая математическая модель развития мерист
Описание слайда:

Разработана пространственно-распределённая математическая модель развития меристемы побега Arabidopsis thaliana. Для пространственно-распределённой модели подобран оптимальный набор значений параметров, позволяющий адекватно воспроизводить экспериментальные данные, в том числе: пространственное распределение паттернов ауксина в процессе развития апикальной меристемы побега; режимы нормального и анормального развития меристемы, соответствующие таким фенотипам как дикий тип и мутантам cuc1 cuc2 и clv3-2. Из модели предсказано отсутствие других фенотипических проявлений в развитии апикальной меристемы побега. Анализ модели показывает, что развитие меристемы побега Arabidopsis thaliana на ранних этапов достигается на основе взаимодействия минимального набора процессов: ненаправленной диффузии сигнала дифференцировки и анизотропной диффузии базального сигнала. Кроме того, развитие апикальной меристемы побега в основном определяется транспортом сигналов и в меньшей степени, их синтезом.

№ слайда 35 Благодарности: Лихошвай В.А.Колчанов Н.А.Омельянчук Н.А.Миронова В.В.Казанцев Ф.
Описание слайда:

Благодарности: Лихошвай В.А.Колчанов Н.А.Омельянчук Н.А.Миронова В.В.Казанцев Ф.Озонов Е.А.Ефимов В.М.Безматерных К.Д.Мёлснесс Э.

Скачать эту презентацию


Презентации по предмету
Презентации из категории
Лучшее на fresher.ru