抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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植物細胞壁は,セルロースフィブリルの制御沈着により広範囲の機械的性質を採用できる多目的材料である。壁健全性は,壁応力を効果的に対処するために十分に均一なフィブリル分布を必要とする。さらに,水輸送木部容器の負圧のような特定の条件は,例えばプロトキシレムのバンドのようなより複雑な壁パターンを必要とする。セルロースフィブリルの配向とパターニングは動的皮質微小管により誘導される。新しい微小管は主に親微小管から核形成され,局所微小管密度に正のフィードバックを引き起こし,高度に不均一なパターンを生じる可能性がある。不均一性は,微小管に基づく核形成を含む全ての現在の皮質アレイシミュレーションで確かに出現し,植物細胞がそれを防ぐための未知のバランス機構を持つ必要があることを示唆する。ここでは,複合シミュレーションと実験アプローチにおいて,微小管への核形成複合体の自然に限定された局所動員が正のフィードバックに対抗できるが,局所チューブリン枯渇はできないことを示した。核形成複合体が微小管に優先的に挿入されることを観察した。確率的シミュレーションにおける著者らの実験的知見を組み込むことにより,核形成複合体の空間挙動が,正のフィードバックを繊細にバランスさせ,局所微小管動力学における差異が,プロトキシレムの開発のように,均一アレイをパターン化されたものに迅速に変えることを見出した。これらの結果は,植物細胞骨格が多様な機械的要求に合致し,計算細胞生物学研究の予測力を大きく増加させる方法に関する洞察を提供する。植物皮質微小管アレイは,相補的実験,コンピュータシミュレーション,および解析理論の豊富な歴史で,自己組織化のための確立されたモデル系である。既存の微小管から核形成する新しい微小管が,将来の壁構造を予測する機構(シミュレーション)モデルを使用するための主要なハードルとして,アレイの均一性がどのように維持されるかを理解する。より”自然”核形成アルゴリズムを導く核形成過程の詳細な観察でこのハードルを克服した。このアルゴリズムを用いて,著者らは,細胞がそれらの細胞壁特性を動的に制御する方法に,定量的,機構的研究のさまざまな新しい線を可能にする。さらに,機構レベルで,本研究は,Turing様連続体モデルにおけるクラスタ共存に関する理論に関連し,離散確率実体に対するその関連性を実証した。【JST・京大機械翻訳】
