仮説：CACO-2細胞回転3Dメカノゲノムチューリングパターンは、結腸窩に臨床的に意味があります

結腸窩は、機械的および生化学的チューリングパターニングモデルとして認識されています。結腸上皮CACO-2細胞単層は、個々の細胞のアクトミオシンネットワークをリンクするアクトミオシンメッシュワークを照らした頂端タイトジャンクションライブセルイメージングの力分析を介して2Dチューリングパターンを実証しました。アクトミオシンは、細胞/核/組織の形態を変化させるメカノビオロジー的な方法で作用します。分化したコンフルエントな上皮の形成中にアクトミオシンによって駆動されると思われるCACO-2細胞の核の回転運動を観察しました。シングルからマルチセルリング/トーラス型ゲノムは、遺伝子形態素モチーフと一致するスパイラルパターンで回転トーラス中心から拡張される複雑なフラクタルチューリングパターンの前に観察されました。これらの特徴は、陰軸に沿った地下塩塩基の幹細胞からのよく説明された分化に寄与する可能性があります。この観察結果は、4D Nucleomeイニシアチブの焦点である空間と時間の細胞および組織構造の決定因子として、メカノゲノミクスプロセスの役割と基礎となる分子メカニズムを研究するのに役立つ可能性があります。遺伝子回路と細胞形状の数学的およびバイオエンジニアモデリングは、多くの一般的な医学的障害に関連する将来の精密医療に寄与する強力なアルゴリズムを提供する可能性があります。

Colon crypts are recognized as a mechanical and biochemical Turing patterning model. Colon epithelial Caco-2 cell monolayer demonstrated 2D Turing patterns via force analysis of apical tight junction live cell imaging which illuminated actomyosin meshwork linking the actomyosin network of individual cells. Actomyosin forces act in a mechanobiological manner that alters cell/nucleus/tissue morphology. We observed the rotational motion of the nucleus in Caco-2 cells that appears to be driven by actomyosin during the formation of a differentiated confluent epithelium. Single- to multi-cell ring/torus-shaped genomes were observed prior to complex fractal Turing patterns extending from a rotating torus centre in a spiral pattern consistent with a gene morphogen motif. These features may contribute to the well-described differentiation from stem cells at the crypt base to the luminal colon epithelium along the crypt axis. This observation may be useful to study the role of mechanogenomic processes and the underlying molecular mechanisms as determinants of cellular and tissue architecture in space and time, which is the focal point of the 4D nucleome initiative. Mathematical and bioengineer modelling of gene circuits and cell shapes may provide a powerful algorithm that will contribute to future precision medicine relevant to a number of common medical disorders.