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Deblurring Signal Network Dynamics
ACS Chemical Biology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2017-08-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acschembio.7b00451 Dominic Kamps 1 , Leif Dehmelt 1
ACS Chemical Biology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2017-08-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acschembio.7b00451 Dominic Kamps 1 , Leif Dehmelt 1
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To orchestrate the function and development of multicellular organisms, cells integrate intra- and extracellular information. This information is processed via signal networks in space and time, steering dynamic changes in cellular structure and function. Defects in those signal networks can lead to developmental disorders or cancer. However, experimental analysis of signal networks is challenging as their state changes dynamically and differs between individual cells. Thus, causal relationships between network components are blurred if lysates from large cell populations are analyzed. To directly study causal relationships, perturbations that target specific components have to be combined with measurements of cellular responses within individual cells. However, using standard single-cell techniques, the number of signal activities that can be monitored simultaneously is limited. Furthermore, diffusion of signal network components limits the spatial precision of perturbations, which blurs the analysis of spatiotemporal processing in signal networks. Hybrid strategies based on optogenetics, surface patterning, chemical tools, and protein design can overcome those limitations and thereby sharpen our view into the dynamic spatiotemporal state of signal networks and enable unique insights into the mechanisms that control cellular function in space and time.
中文翻译：
对信号网络动态去模糊
为了协调多细胞生物的功能和发育，细胞整合了细胞内和细胞外信息。该信息通过以下方式处理信号网络在时空上的变化，操纵着细胞结构和功能的动态变化。这些信号网络中的缺陷可能导致发育障碍或癌症。但是，信号网络的实验分析具有挑战性，因为它们的状态会动态变化并且在各个单元之间会有所不同。因此，如果分析来自大细胞群体的裂解物，则网络组件之间的因果关系将变得模糊。为了直接研究因果关系，必须将针对特定成分的扰动与单个细胞内细胞反应的测量结果结合起来。但是，使用标准的单细胞技术，可以同时监视的信号活动数量受到限制。此外，信号网络组件的扩散限制了扰动的空间精度，这模糊了信号网络中时空处理的分析。基于光遗传学，表面图案，化学工具和蛋白质设计的混合策略可以克服这些局限性，从而使我们更加了解信号网络的动态时空状态，并能够对控制时空细胞功能的机制有独到的见解。
更新日期：2017-08-26
中文翻译：
对信号网络动态去模糊
为了协调多细胞生物的功能和发育，细胞整合了细胞内和细胞外信息。该信息通过以下方式处理信号网络在时空上的变化，操纵着细胞结构和功能的动态变化。这些信号网络中的缺陷可能导致发育障碍或癌症。但是，信号网络的实验分析具有挑战性，因为它们的状态会动态变化并且在各个单元之间会有所不同。因此，如果分析来自大细胞群体的裂解物，则网络组件之间的因果关系将变得模糊。为了直接研究因果关系，必须将针对特定成分的扰动与单个细胞内细胞反应的测量结果结合起来。但是，使用标准的单细胞技术，可以同时监视的信号活动数量受到限制。此外，信号网络组件的扩散限制了扰动的空间精度，这模糊了信号网络中时空处理的分析。基于光遗传学，表面图案，化学工具和蛋白质设计的混合策略可以克服这些局限性，从而使我们更加了解信号网络的动态时空状态，并能够对控制时空细胞功能的机制有独到的见解。
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