Doktorzy Maciej Majka, Richard Ho (obecnie w University of Oslo) oraz Marcin Zagórski opublikowali artykuł w Physical Review Letters, w którym przeanalizowali dynamikę formowania się domen ekspresji genetycznej w układach z oddziaływaniami między genami oraz dyfuzją czynników sygnalizacyjnych. W trakcie rozwoju żywych organizmów prawidłowo uformowane domeny dają początek różnego typu tkankom oraz częściom ciała.

W opublikowanej pracy zbadali model, w którym dynamika dwóch domen produkujących czynniki sygnalizacyjne oraz aktywowanych przez te czynniki, była opisywana przez równania reakcji-dyfuzji z uwzględnieniem wzajemnych oddziaływań między domenami. Dzięki zidentyfikowaniu nowego prawa zachowania opisującego liczbę cząstek dopływających do frontu aktywowanej domeny, dr Majka analitycznie wyliczył prędkość poruszania się domen oraz warunki gwarantujące powstanie stabilnego wzoru ekspresji genetycznej. Co ciekawe, opisany model wskazuje, że idealna stabilność, w której obie domeny spoczywają, jest bardzo rzadka, natomiast sytuacja, w której dwie domeny zachowują określoną odległość między sobą, jednocześnie podlegając skoordynowanemu przesuwaniu, jest dużo częstsza. Opisana stabilność ma też swoje granice i jeśli siła wzajemnych oddziaływań między genami jest niższa niż pewna wartość progowa, to układ domen nie wyodrębnia się w ogóle. Zachowanie to nosi znamiona przejścia fazowego. W pracy zidentyfikowano również możliwe rodzaje połączeń regulacyjnych definiujących oddziaływania między domenami oraz to, w jakim zakresie prowadzą do ekspansji, zmniejszania, kolapsu, czy stabilności powstających domen.

Uzyskane wyniki odniesiono liczbowo do formowania się domen ekspresji genetycznej w muszce owocowej, z potencjalnymi konsekwencjami dla formowania się domen w rozwoju rdzenia kręgowego oraz kończyn kręgowców. Z kolei zaproponowana klasyfikacja mechanizmów regulacyjnych może mieć zastosowanie dla szerszej klasy układów w biologii systemowej.

Więcej informacji w artykule Physical Review Letters.