The Scale-Free Dynamics of Eukaryotic Cells
Notice bibliographique
Résumé
Temporal organization of biological processes requires massively parallel processing on a synchronized time-base. We analyzed time-series data obtained from the bioenergetic oscillatory outputs of Saccharomyces cerevisiae and isolated cardiomyocytes utilizing Relative Dispersional (RDA) and Power Spectral (PSA) analyses. These analyses revealed broad frequency distributions and evidence for long-term memory in the observed dynamics. Moreover RDA and PSA showed that the bioenergetic dynamics in both systems show fractal scaling over at least 3 orders of magnitude, and that this scaling obeys an inverse power law. Therefore we conclude that in S. cerevisiae and cardiomyocytes the dynamics are scale-free in vivo. Applying RDA and PSA to data generated from an in silico model of mitochondrial function indicated that in yeast and cardiomyocytes the underlying mechanisms regulating the scale-free behavior are similar. We validated this finding in vivo using single cells, and attenuating the activity of the mitochondrial inner membrane anion channel with 4-chlorodiazepam to show that the oscillation of NAD(P)H and reactive oxygen species (ROS) can be abated in these two evolutionarily distant species. Taken together these data strongly support our hypothesis that the generation of ROS, coupled to redox cycling, driven by cytoplasmic and mitochondrial processes, are at the core of the observed rhythmicity and scale-free dynamics. We argue that the operation of scale-free bioenergetic dynamics plays a fundamental role to integrate cellular function, while providing a framework for robust, yet flexible, responses to the environment.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».