FenixEdu™

Dissertação

{en=Pattern Formation and Wound Healing: Experimental and Theoretical Approaches } {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A formação de padrões e a cicatrização de feridas são mecanismos fundamentais no desenvolvimento dos organismos, com grande interesse para a medicina. Estes mecanismos podem ser estudados tanto experimentalmente como teoricamente usando os padrões de asas de borboleta. As asas de borboleta são estruturas de aproximadamente duas dimensões, cobertas por uma camada de escamas monocromáticas parcialmente sobrepostas. A existência de escamas de diferentes cores e tipos cria mosaicos de grande diversidade. Esta extraordinária variação torna as borboletas num excelente sistema para estudar o papel da informação posicional na diferenciação celular, tanto em padrões normais como em padrões induzidos por ferimento. O objectivo foi utilizar modelação matemática para descrever a formação de padrões. O modelo foi construído considerando informação posicional por moléculas de sinalização e a activação de padrões espaciais de expressão de factores de transcrição. A rede de regulação genética mais simples encontrada, compatível com resultados experimentais, foi proposta para descrever a formação de padrões em asas de borboleta, com apenas uma fonte de sinalização. O passo seguinte consistiu em validar o modelo por simulação de características conhecidas da morfologia das asas como tamanho e proporção de cor. Isto foi conseguido por alteração de afinidades de ligação de factores de transcrição ou taxas de produção de sinal. O último passo consistiu em sugerir interpretações sobre a variação morfológica, padrões induzidos por ferida e possíveis experiências. Envolveu a implementação de duas fontes de sinalização. O modelo matemático mostrou-se bastante esclarecedor para interpretar mecanismos na base deste tipo de formação de padrões., en=Patterning and wound healing are intricately connected mechanisms in organism development and of significant importance for biomedicine. These mechanisms can be studied both experimentally and theoretically using butterfly wing patterns. Butterfly wings are nearly two-dimensional structures, covered by a single layer of overlapping monochromatic scales. Many colors and kinds of scales generate highly diverse mosaics. This extraordinary variation makes butterfly wing patterns an excellent model to study the role of positional information in cell fate determination both in ?normal? patterns and in patterns induce by damage. In this thesis, mathematical modelling is used to describe pattern formation. The model takes into account positional information via signalling molecules and activation of spatially defined expression patterns of transcription factors. The simplest gene regulatory network found to be compatible with experimental results is proposed to describe pattern formation in butterfly wings. The model is validated by reproducing known variants of wing pattern morphology (as size or colour composition) with one signalling source. This was accomplished by varying parameters such as transcription factor binding affinities or protein production rate. Predictions are made about morphology variation, damage-induced pattern formation and possible experimental tests. The latter involves the implementation of two signalling sources. In conclusion, the mathematical model has proven very insightful for the interpretation of the mechanisms underlying this type of pattern formation.}
Keywords: {pt=Cicatrização de feridas, formação de padrões, morfogénios, modelação computacional, redes de regulação genética, en=Wound healing, pattern formation, morphogen, computational modelling, genetic regulatory network}

Discussão: outubro 15, 2009, 9:0