Cellule del pavimento epidermico (a sinistra) e cellule del mesofillo a palizzata (a destra) nella foglia matura di Arabidopsis thaliana . Il colore viene scalato in base alla dimensione della cella da celle più piccole (gialle) a celle più grandi (rosso). Barre di scala =100 μm. Attestazione:NIBB
Una delle questioni centrali in biologia è come una cellula specifica la sua dimensione. Poiché la distribuzione delle dimensioni spesso mostra uno schema caratteristicamente obliquo in un tessuto, potrebbe esserci qualche opzione stocastica per determinare la dimensione della cella. Però, il meccanismo sottostante mediante il quale viene stabilita la distribuzione del bersaglio organizzando un lancio di monete cellulare rimane sfuggente.
Professore associato Kensuke Kawade all'Okazaki Institute for Integrative Bioscience e National Institute for Basic Biology, in collaborazione con il Professor Hirokazu Tsukaya presso la Graduate School of Science, l'Università di Tokyo, scoperto che l'endoreduplicazione, che promuove l'allargamento cellulare nel tessuto epidermico di Arabidopsis thaliana, si verifica casualmente come un processo di Poisson durante la maturazione cellulare.
Questa scoperta ha permesso al team di riprodurre efficacemente le dinamiche misurate sperimentalmente dell'endoreduplicazione con un semplice modello matematico. Hanno quindi studiato se questo modello fosse sufficiente per spiegare la variazione delle dimensioni delle cellule nel tessuto epidermico. Hanno generato una distribuzione artificiale delle dimensioni delle cellule utilizzando il modello matematico considerando gli effetti dell'endoreduplicazione sulla specifica delle dimensioni delle cellule. Questa analisi ha rivelato che la dimensione delle cellule è stata determinata dal potenziamento esponenziale dipendente dall'endoreduplicazione, e l'eterogeneità delle dimensioni è stata indotta dalle dinamiche di endoreduplicazione Poissoniana.
Questi risultati collegano la proprietà probabilistica delle dinamiche di endoreduplicazione alla distribuzione delle dimensioni delle cellule, fornendo uno sfondo teorico per spiegare come si stabilisce l'eterogeneità delle dimensioni all'interno di una foglia. Questo lavoro contribuirà anche a una comprensione quantitativa di come la dinamica stocastica generi eterogeneità biologica allo stato stazionario. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati in PLOS UNO il 19 settembre, 2017.
La cellula diploide (2C) lancia un dado per decidere se iniziare o meno l'endoreduplicazione per diventare una cellula tetraploide (4C). Questo gioco di dadi si vede anche nei passaggi seguenti; quindi una fonte di variazione delle dimensioni delle cellule epidermiche nelle foglie delle piante. Attestazione:NIBB
