Robuste Ausbreitungsgeschwindigkeit von Auslösungswellen in Xenopus-Zytoplasmaextrakten

ZUSAMMENFASSUNG Selbstregenerierende Auslösungswellen können sich schnell durch das dichte Zytoplasma ausbreiten, ohne an Amplitude oder Geschwindigkeit zu verlieren, was eine konsistente, zuverlässige, langfristige Kommunikation ermöglicht. Die macromolekulare Konzentration des Zytoplasmas variiert als Reaktion auf physiologische und umweltbedingte Schwankungen, was die Frage aufwirft, wie oder ob Auslösungswellen robust gegenüber solchen Schwankungen funktionieren können. Mit Hilfe von Xenopus-Extrakten fanden wir, dass die Geschwindigkeiten der mitotischen und apoptotischen Auslösungswellen bemerkenswert invariant sind. Wir leiteten ein Modell ab, das diese Robustheit erklärt und die eventuale Verlangsamung bei extrem hohen und niedrigen Zytoplasmakonzentrationen berücksichtigt. Das Modell impliziert, dass die positiven und negativen Effekte der Zytoplasmakonzentration (erhöhte Reaktantenkonzentration versus erhöhte Viskosität) nahezu exakt ausgeglichen sind. Dementsprechend wird die künstliche Aufrechterhaltung einer konstanten Zytoplasma-Viskosität während der Verdünnung diese Robustheit aufheben. Die Robustheit der Auslösungswellengeschwindigkeiten könnte zur Zuverlässigkeit des extrem schnellen embryonalen Zellzyklus beitragen.