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The evolution and development of mechanochemical patterning systems mediating integumentary appendage emergence

Descrizione del progetto

Un nuovo approccio allo studio della formazione degli schemi nelle strutture dei vertebrati

Essendo tra i primi vertebrati, gli squali custodiscono importanti indizi sull’evoluzione dei modelli biologici. Con il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto MechChem studierà la formazione dei loro dentelli (scaglie) attraverso una combinazione di forze meccaniche e segnali chimici, un processo noto come modellazione meccanochimica. Sebbene meccanismi chimici come la reazione-diffusione siano stati ampiamente studiati, ulteriori studi sull’integrazione di segnali meccanici miglioreranno notevolmente la comprensione dei modelli biologici. Attraverso tecniche di immaginografia e biofisiche d’avanguardia, la ricerca proposta esplorerà le dinamiche meccanochimiche poco studiate negli squali e le confronterà con la struttura delle piume e delle squame negli uccelli. Studiando questi sistemi in diverse specie, MechChem si propone di svelare come i processi meccanochimici plasmarono lo sviluppo e l’evoluzione delle strutture dei vertebrati.

Obiettivo

Biological patterning involves the spatial organisation of cells and tissues from homogenous states into complex forms, and therefore underlies the development of all living systems. Classical research has focused upon chemical (including molecular) patterning processes, such as Turing reaction-diffusion (RD). In such RD systems, interactions of diffusing activatory and inhibitory morphogens produce stable patterns which dictate the spatial organisation of biological structures. Recent work has shown that mechanochemical processes, in which mechanical cues are integrated with chemical signalling, also contribute to patterning. For example, the mechanical contraction of dermal cells triggers chemical RD patterning of feathers in the chicken. The discovery of mechanochemical processes has constituted a paradigm shift in our knowledge of pattern formation. However, to go beyond the state-of-the-art and obtain a comprehensive evolutionary and developmental understanding of mechanochemical patterning, we must examine these systems in evolutionarily diverse species. MechChem will examine the mechanochemical patterning of denticles (or scales) in the embryonic shark. As sharks belong to an early-diverging vertebrate lineage (the cartilaginous fishes), they occupy the sister lineage of bony vertebrates. Previously, I revealed broad conservation of chemical RD dynamics between both denticle and feather patterning. However, integrated mechanochemical systems in the shark remain unexplored. Using state-of-the-art techniques in fluorescent imaging and biophysical analysis, MechChem will characterise and manipulate mechanical elements of denticle development, to elucidate the roles of mechanochemical patterning. Results will be compared to published work regarding feather patterning and new data concerning avian scale patterning, yielding important evolutionary conclusions regarding the role of mechanochemical systems in mediating biological patterning across the vertebrates.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

THE UNIVERSITY OF SHEFFIELD
Contributo netto dell'UE
€ 260 347,92
Indirizzo
FIRTH COURT WESTERN BANK
S10 2TN SHEFFIELD
Regno Unito
Regione
Yorkshire and the Humber South Yorkshire Sheffield
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)