PlantLayout pipeline to model tissue patterning

Для изучения механизмов, лежащих в основе формирования паттернов развития в тканях, необходим анализ динамики распределения регуляторов во времени и пространстве в тканях сложной структуры. Наибольшее значение это имеет в случае регуляторов развития (морфогенов), которые распределены в ткани неравномерно, образуя максимумы и градиенты, и регулируют клеточные процессы по-разному в зависимости от дозы. Настоящая работа посвящена описанию программного средства PlantLayout на языке MATLAB, которое облегчает исследование формирования распределений регуляторов в тканях различного строения. С его помощью можно построить двумерную структурную модель ткани, внедрить ее в математическую модель, описанную в терминах обычных дифференциальных уравнений, выполнить численные расчеты модели и визуализировать полученные результаты - всё на одной платформе. В результате можно изучать динамику работы генных сетей и изменения концентрации регуляторов в каждой клетке клеточного ансамбля, воспроизводящего строение реальной ткани. Исследуемые генные сети могут различаться для разных типов клеток. Одной из задач, которую решает PlantLayout в полуавтоматическом режиме, является определение ориентации клеточной стенки, что имеет значение в случае присутствия в ткани поляризованных клеток. Кроме того, PlantLayout позволяет автоматически определять другие качественные и количественные характеристики клеток и клеточных стенок, такие как длина и ширина клеточных стенок, площадь сечения и периметр клеток, которые могут помочь в моделировании паттернов распределения регуляторов развития, а также список соседних клеток для каждой клетки. В данной работе продемонстрирована эффективность разработанного программного средства PlantLayout применительно к моделированию распределения фитогормона ауксина в кончике корня растени