Презентация на тему: СТРУКТУРНЫЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ

СТРУКТУРНЫЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ Г.А. САВОСТЬЯНОВ, А.В. ВОРОБЬЕВН.М. ГРЕФНЕРЕ.Г. МАГНИЦКАЯИнститут эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, С. Петербург[email protected]://members.tripod.com/~Gensav

Существующее положение Современная биология развития имеет крен в сторону молекулярной биологии и генетики в ущерб топологическим и геометрическим аспектам. Пространственная организация морфогенеза (взаиморасположение бластомеров и упаковка клеток в пластах) остаются неизвестными. Соответственно неясна суть перестроек клеточной упаковки в патологии.Прогнозирование развития – невозможно

Причины затруднений: 1) Неудачный выбор элементарной единицы развития (сейчас ею считается клетка).2) настроенность на внутриклеточные механизмы, слабый учет клеточных взаимосвязей,игнорирование структуры клеточных решеток 3) недостаточное развитие формализованных теорий морфогенеза.4) трудность эмпирической реконструкции 3-D структуры;

Существующие теории предлагают: Описание морфогенеза с использованием реакционно –дифузионных моделей, синергетики и фрактальной геометрии.топологических и геометрических моделей смежности клеток в пластах

Геометрические модели укладки клеток в пластах (хроматический аспект не учитывается)

Пример эмпирической реконструкции 3-D структуры эпителия вестибулярного аппарата крысы по серийным срезам

Различия геометрии и топологии мозаик

Суть новой теории: 1) Элементарная единица ткани – не клетка, а клеточная группа - гистион2) гистионы возникают в результате разделения функций между клетками и представляют собой самостоятельный уровень биологической организации;3) клеточные пласты – это полимеризованные гистионы,они являются 1-D, 2-D и 3-D периодическими координационными решетками или клеточными сетями; 4) состав и структура гистионов и клеточных сетей служат предметом структурной биологии развития;5) она может излагаться компактно, выводясь из немногих постулатов.6) множество возможных вариантов гистоархитектуры эпителиев – вычислимо, 7) тканевое развитие можно прогнозировать

Этапы возникновения элементарных единиц многоклеточности(гистионов) на основе разделения труда

Варианты структуры мономерных гистионов

Мономерные гистионы и примеры их реализации

Периодическая таблица гистионов

Гистионы и их полимеры (клеточные решетки)различной размерности

11 двухмерных моделей эпителиев и примеры их реализации

11 моделей … (окончание)

Хроматческие варианты 2-D мозаик

3-D организация пласта с гистионом состава АВ

3-D организация пласта с гистионом состава АВ2

3-D организация пласта с гистионом состава АВ3

3-D организация пласта с гистионом состава АВС2

МОДЕЛИ МНОГОРЯДНОСТИ, построенные комбинированием слайсов

Варианты многорядности неизвестной 3-D структуры

МОДЕЛИ МНОГОСЛОЙНОСТИ

«Зашумление» тканевой структуры

Трансформации мозаик

Сосуществование мозаик

Дефекты решеток.Дисклинационный рисунок мозаики

Переформулировка проблемы изменения тканей

Итак, мы предлагаем Новый аспект: структурная биология развитияНовую элементарную единицу развития (не клетка, а клеточный кластер – гистион)Новое понимание пласта как регулярной клеточной решеткиАксиоматизированный подход к вычислению множества архитектур для гистионов и решеток, Прогнозирование возможных направлений развития пространственной организации клеточных пластовНовый подход к реконструкции их трехмерного строения