معلومة

20.3D: نماذج الويب والشبكات وحلقة الحياة - علم الأحياء


لوصف العلاقات التطورية للحياة بشكل أكثر دقة ، تم اقتراح نماذج الويب والحلقة كتحديثات لنماذج الأشجار.

أهداف التعلم

  • وصف نماذج الويب والشبكة وحلقة الحياة لأشجار النشوء والتطور

النقاط الرئيسية

  • تم اقتراح نموذج نسبي يشبه الويب أو الشبكة منذ أن تطورت حقيقيات النوى ليس من سلف واحد بدائية النواة ، ولكن من مجموعة من العديد من الأنواع التي كانت تشارك الجينات بواسطة آليات HGT.
  • تم اقتراح نموذج نسبي يشبه الحلقة حيث تطورت الأنواع من المجالات الثلاثة ، العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى ، من مجموعة واحدة من بدائيات النوى لتبادل الجينات.
  • ستستمر نماذج التطور الوراثي في ​​التطور حيث يظل علماء علم الوراثة متشككين للغاية في نماذج الشجرة والويب والحلقة الحالية.

الشروط الاساسية

  • شبكة الحياة: نموذج نسبي يشبه الويب أو الشبكة أكثر من شجرة
  • حلقة الحياة: نموذج نسبي حيث تطورت جميع مجالات الحياة الثلاثة (العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى) من مجموعة من بدائيات النوى البدائية

أدى إدراك أهمية نقل الجينات الأفقي (HGT) ، خاصة في تطور بدائيات النوى ، إلى اقتراح البعض التخلي عن نموذج "شجرة الحياة" الكلاسيكي. في عام 1999 ، تم اقتراح نموذج نسبي يشبه الويب أو الشبكة أكثر من شجرة. الفرضية هي أن حقيقيات النوى تطورت ليس من سلف واحد بدائية النواة ، ولكن من مجموعة من العديد من الأنواع التي كانت تشترك في الجينات بواسطة آليات HGT. كانت بعض بدائيات النوى الفردية مسؤولة عن نقل البكتيريا التي تسببت في تطور الميتوكوندريا في حقيقيات النوى الجديدة ، في حين أن الأنواع الأخرى نقلت البكتيريا التي أدت إلى ظهور البلاستيدات الخضراء. غالبًا ما يُطلق على هذا النموذج اسم "شبكة الحياة". في محاولة لإنقاذ تشبيه الشجرة ، اقترح البعض استخدام شجرة Ficus مع جذوعها المتعددة كشجرة النشوء والتطور لتمثيل الدور التطوري لـ HGT.

اقترح البعض الآخر التخلي عن أي نموذج شبيه بالأشجار لعلم التطور لصالح بنية الحلقة. "حلقة الحياة" هي نموذج نسبي حيث تطورت جميع مجالات الحياة الثلاثة من مجموعة من بدائيات النوى البدائية. باستخدام خوارزمية إعادة البناء المكيفة ، يقترح نموذجًا يشبه الحلقة تطورت فيه الأنواع من المجالات الثلاثة (العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى) من مجموعة واحدة من بدائيات النوى لتبادل الجينات. تم اقتراح هذا الهيكل باعتباره الأنسب للبيانات المأخوذة من تحليلات الحمض النووي المكثفة ؛ نموذج الحلقة هو الوحيد الذي يأخذ في الاعتبار HGT والاندماج الجيني. ومع ذلك ، يظل علماء علم الوراثة متشككين للغاية في هذا النموذج.

باختصار ، يجب تعديل نموذج "شجرة الحياة" الذي اقترحه داروين ليشمل HGT. هذا لا يعني أن الشجرة أو الشبكة أو الحلقة سترتبط تمامًا بوصف دقيق لعلاقات التطور في الحياة. إحدى نتائج التفكير الجديد حول نماذج التطور هو فكرة أن مفهوم داروين الأصلي لشجرة النشوء والتطور بسيط للغاية ، ولكنه كان منطقيًا بناءً على ما كان معروفًا في ذلك الوقت.


في دماغ ذبابة الفاكهة ، حلقة للملاحة

أظهر بحث جديد أن الخلايا العصبية التي تتبع موقع الذبابة تتبع قواعد شبكة جذب الحلقات.

إذا استدرت ببطء وعينيك مغمضتين ، فمن المحتمل أنك ستتمكن من تتبع الاتجاه الذي تواجهه. تستخدم الخلايا العصبية المعروفة باسم خلايا اتجاه الرأس مزيجًا من المعرفة الحسية السابقة وحركتك الخاصة لحساب مكانك ، حتى في حالة عدم وجود معلومات بصرية.

ولكن كيف يولد الدماغ هذه التمثيلات الداخلية المستمرة؟ بحث جديد من Vivek Jayaraman ، Shaul Druckmann والمتعاونين في حرم Janelia للأبحاث في أشبورن ، فيرجينيا ، يحدد آلية محتملة. تظهر النتائج أنه في ذباب الفاكهة ، يتم الحفاظ على الإحساس الداخلي بالاتجاه من خلال ما يعرف بشبكة جذب الحلقة.

في شبكات جذب الحلقة ، يتم تمثيل العقد على أنها مرتبة في حلقة. عادة ما تثير العقد المجاورة بعضها البعض ، بينما تمنع العقد البعيدة بعضها البعض ، إما بشكل مباشر أو غير مباشر. هذا الترتيب من الاتصالات المثيرة والمثبطة يقيد ديناميكيات الشبكة - يتحرك "نتوء" واحد من النشاط بشكل مستمر في أي اتجاه حول الحلقة.

لطالما افترض علماء الأعصاب أن الجاذبات الحلقية قد تكمن وراء الإحساس بالتوجه المكاني - اقترح بروس ماكنوتون ومعاونوه في التسعينيات أن خلايا اتجاه الرأس في الثدييات تعمل مثل الجاذبات الحلقية. لكن النتائج الجديدة ، التي نُشرت في ورقتين في مايو ، تقدم أكثر الأدلة المباشرة حتى الآن. يقول لاري أبوت ، عالم الأعصاب النظري في جامعة كولومبيا ، والذي لم يشارك في الدراسات: "يمكنك حقًا أن ترى كيف تقوم الدائرة بعملية الحساب".

تتطلب الشبكة التي تعمل كبوصلة ذهنية مجموعة معينة من الوظائف. يجب أن تحافظ على تمثيل فريد - ما لم تضيع ، لديك بشكل عام إحساس بمكانك. يحتاج أيضًا إلى تمثيل الاتجاه بشكل مستمر. إذا كنت تمشي شمالًا وقررت عكس الاتجاه ، فلا يمكنك التوجه جنوبًا على الفور. عليك الانعطاف ، والانتقال عبر الشمال الغربي والغرب والجنوب الغربي. ويتعين على الشبكة أن تتذكر اتجاهك ، حتى في حالة عدم وجود مدخلات بصرية. باختصار ، يتطلب نظام الاتجاه شبكة يمكنها إنتاج نشاط قوي ومتسق يتحرك بسلاسة في أي من الاتجاهين في غياب الإشارات المرئية. شبكات جذب الحلقة تفي بكل هذه المتطلبات.

في عام 2015 ، حدد Jayaraman ومساعده Johannes Seelig شبكة بوصلة في ذباب الفاكهة - وهي بنية على شكل حلقة في دماغ الذبابة تُعرف باسم الجسم الإهليلجي. أظهروا أن الاتجاه الزاوي للحيوان يتم تمثيله من خلال نتوء من النشاط العصبي داخل الحلقة. عندما يغير الحيوان اتجاهه ، يتحرك نتوء النشاط حول الحلقة. يقول Jayaraman: "يتم تحديد النشاط في جزء واحد من الدونات وينتقل من شريحة إلى شريحة بينما يتحول الحيوان". "كانت هذه أول إشارة واضحة على وجود جاذب عصري في العمل."

بالنقر لمشاهدة هذا الفيديو ، فإنك توافق على سياسة الخصوصية الخاصة بنا.

إن الأناقة البسيطة للهيكل أذهلت علماء الأعصاب. يقول أبوت: "التشريح مذهل". "عندما تدرس علم الأحياء ، تجد من حين لآخر شيئًا جميلًا جدًا."

كان الاكتشاف مذهلاً أيضًا لمدى توافقه مع النظريات التي تطورت من خلال دراسات القوارض. يقول جيمس كنيريم ، عالم الأعصاب في جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ، والذي لم يشارك في الدراسة: "يبدو النظام تمامًا مثل نماذج الرسوم المتحركة التي يتعين علينا شرح الجاذبات الحلقية". "كان من المدهش والمثير أنه تم وضعه بهذه الطريقة." وجد Knierim وآخرون دليلًا غير مباشر على وجود جاذبات الحلقة في القوارض ولكن ليس لديهم دليل مباشر حتى الآن. على سبيل المثال ، لا يمتلك العلماء دليلًا قاطعًا على مكان تواجد الخلايا الجاذبة للحلقة المحتملة في دماغ الفئران.

في دراسة جديدة نشرت في علم، حفر Jayaraman والمتعاونون بشكل أعمق في كيفية عمل الهيكل. أظهر Sung Soo Kim ، الباحث في مختبر Jayaraman ، أن الحلقة لا يمكن أن تمثل الشمال والجنوب الغربي في نفس الوقت - الهيكل يخفف من اندفاعات النشاط الثانوية. بدأ الذباب التجربة بضربة واحدة من النشاط في حلقة البوصلة تمثل اتجاههم. نتوء اصطناعي ثانٍ ناتج عن علم البصريات الوراثي أدى إلى إخماد نشاط النتوء الأصلي. يقول Jayaraman: "لقد أظهرنا بشكل مباشر لأول مرة كيف تدعم الخصائص المحددة للشبكة تفرد تمثيل الرأس". "أعتقد أنه أوضح وأنظف مثال لدينا لجاذب الحلقة العصبية."

عمل الباحثون مع المنظرين Hervé Rouault و Druckmann لفهم معايير الشبكة بشكل أفضل. تستخدم شبكات جذب الحلقة كلاً من الاتصالات المثيرة والمثبطة. تقوي الوصلات المثيرة نشاط العقد ذات الضبط المماثل - فإن العقد المضبوطة شمالًا ستثير بشدة العقد الشمالية الغربية والشمالية الشرقية. تمنع العقد الفردية أيضًا العقد الأخرى - على سبيل المثال ، قد تمنع العقدة باتجاه الشمال العقدة الجنوبية. يمكن أن يتخذ هذا التثبيط أشكالًا مختلفة. مع التثبيط المنتظم الواسع ، فإن النشاط في العقدة الفردية يثبط جميع العقد الأخرى بالتساوي. بدلاً من ذلك ، إذا كانت قوة الوصلات تتبع قاعدة جيب التمام ، فإن العقدة الفردية تمنع بشدة العقدة على بعد 180 درجة ، مع تثبيط أضعف تدريجيًا عند العقد الأقرب ثم الإثارة في أقربها. يقول Jayaraman إن كلا الخيارين ينشئان شبكة يتحرك فيها نتوء من النشاط على شكل دائرة ، مثل إبرة البوصلة.

للتمييز بين هذين الاحتمالين ، اختبر كيم مقدار طاقة الليزر التي يحتاجها لتثبيط نتوء حالي من النشاط. إذا كان للشبكة ضبط جيب التمام ، حيث تمنع الوحدات الفردية بشدة تلك المعارضة بشكل مباشر ، فسيستغرق الأمر مزيدًا من القوة لإطلاق نتوء شمالي يحل محل النتوء الجنوبي الحالي. لكن هذا لم يحدث. يمكن أن تحل دفقة مكافئة من طاقة الليزر محل أحد النتوءات بأخرى سواء كان النتوءان على مسافة 90 درجة أو 180 درجة. "إنه نوع من البنية السهلة لعلم الأحياء أن تتوصل إلى كل شيء ممنوع من قبل كل شيء آخر."

بالنقر لمشاهدة هذا الفيديو ، فإنك توافق على سياسة الخصوصية الخاصة بنا.

في ورقة ثانية ، نشرت في eLifeقام الباحثون بفك شفرة كيفية تحرك نتوء النشاط حول الحلقة. (تم نشر دراسة مستقلة مماثلة في طبيعة سجية في الوقت نفسه.) استخدم دان تورنر إيفانز وستيفاني فيجنر في مختبر جيارامان تصوير الكالسيوم والفيزيولوجيا الكهربية لرسم خريطة للنشاط العصبي في الذباب الذي تم تثبيت رؤوسه في مكانه ولكن لا يزال بإمكانه الدوران في اتجاهات مختلفة. ركز الباحثون على هيكلين ، الجسم الإهليلجي والبنية الثانية تسمى الجسر الدماغي الأولي ، والتي تشبه مقود الدراجة.

تحصل الخلايا العصبية في البوصلة على المعلومات من الجسم الإهليلجي وتنقلها إلى الجسر الدماغي الأولي. حدد فريق Jayaraman مجموعة مقابلة من الخلايا العصبية - دعنا نسميها عصبونات تحول - تحصل على المعلومات من الجسر وترسلها إلى الجسم الإهليلجي. ترسل الخلايا العصبية الملتفة معلوماتها إلى جزء من الحلقة الإهليلجية إلى يسار أو يمين الشريحة التي ترسل لهم المعلومات. على سبيل المثال ، ترسل الخلايا العصبية البوصلة باتجاه الشمال المعلومات إلى مجموعتين من الخلايا العصبية الدوارة ، واحدة على كل جانب من جانبي الجسر ، والتي بدورها ستنتقل إلى الخلايا العصبية البوصلة الشمالية الغربية أو الشمالية الشرقية.

عندما تتحول الذبابة إلى اليمين ، فإنها تنشط الخلايا العصبية ذات الاتجاه الأيمن (الأزرق) وتثبط الخلايا العصبية ذات الاتجاه الأيسر (الأحمر) في الجسر الدماغي الأولي (أسفل). يحدث العكس عندما تتحول الذبابة إلى اليمين.
الائتمان: ستيفاني فيجنر عندما تواجه الذبابة في اتجاه معين ، على سبيل المثال الشمال ، تنطلق عصبونات البوصلة المقابلة ، مما يولد نتوءًا من النشاط في شبكة الحلقة. ينشط هذا بشكل طفيف تحويل الخلايا العصبية على جانبي الجسر الدماغي. عندما يتحول الحيوان إلى الشمال الغربي ، تعمل حركة الدوران بشكل انتقائي على تضخيم النشاط على الجانب الأيسر من الجسر. تتشابك الخلايا العصبية المنعطفة هناك مع مجموعة من الخلايا العصبية في البوصلة الشمالية الشرقية. يؤدي تفعيلها إلى تحويل نتوء النشاط على طول الحلقة إلى الشمال الشرقي ، وتحديث التمثيل الداخلي للحيوان للاتجاه الذي يتجه إليه أثناء دوران الحيوان ، تمامًا مثل إبرة البوصلة.

تقدم النتائج مثالًا نادرًا عن الطبيعة تتطابق بشكل وثيق مع النموذج الذي طوره العلماء لشرح هذه الظاهرة. يقول Jayaraman: "هذه البنية الشبكية المعينة ، هذه الطوبولوجيا ، هي تقريبًا بالضبط ما اقترحه فريق Bruce McNaughton لشرح خلايا اتجاه الرأس في الثدييات في عام 1995". "هذه التصميمات ذات المظهر المثالي هي مثل حلم المنظر." يوافق أبوت. يقول: "غالبًا ما يبني المنظرون نماذج أكثر أناقة من الطبيعة ، والتي غالبًا ما تكون فوضوية نوعًا ما". "ولكن هذه حالة تكون فيها الطبيعة أنيقة."

يقوم الباحثون الآن بتتبع أسلاك هذه الهياكل باستخدام المجهر الإلكتروني لتحديد ما إذا كان التشريح الحقيقي يطابق التوصيلية المستقاة من تخطيط النشاط. سيقومون أيضًا بفحص كيفية استخدام الحيوانات للمعلومات من البوصلة. "هل يمكننا ربطها بفعل يقوم به الحيوان؟ ماذا يحدث عندما نشوش البوصلة؟ هل يمكننا أن نفهم كيف يؤثر التمثيل الداخلي على السلوكيات؟ " جايارامان يقول. ويخمن أن الذباب يستخدم هذا النظام عندما ينجذب إلى شيء بدافع قوي ، مثل رائحة الطعام. يقول: "هذا عندما نعتقد أن الذبابة ستستخدم النظام للتوجيه". "سنمنح الذبابة هدفًا ونسأل كيف تعمل البوصلة في هذه الحالة."

في الحلقات ، مسائل الطوبولوجيا

على الرغم من أن شبكات جذب الحلقات غالبًا ما يتم تصورها على شكل دائرة ، إلا أن الشبكة لا تحتاج إلى أن يتم ترتيبها فعليًا بهذه الطريقة. يقول جايارامان: "إنها ليست طبوغرافيا الشبكة ، إنها الطوبولوجيا". بعبارة أخرى ، فإن الروابط هي المهمة ، وليس الموقع المادي للخلايا. يقول: "يحدث فقط أنه في الذبابة ، تتطابق الطبوغرافيا والطوبولوجيا ، يتم ترتيب الوحدات حرفيًا بجانب بعضها البعض". وهو يتكهن بأن تحسين الأسلاك - دافع الدماغ ليكون فعالًا قدر الإمكان عند وضع الأسلاك العصبية - قد يولد هذا النوع من بنية الشبكة.

يجب أن توفر النتائج نظرة ثاقبة لأنظمة بوصلة الثدييات أيضًا. كان العلماء يعرفون بالفعل أن خلايا اتجاه الرأس في القوارض يبدو أنها تستخدم شبكة جاذبة حلقية ، على الرغم من أن نسخ الثدييات ربما لا يكون لها نفس شكل الدونات البسيط الموجود في الذباب. (انظر الشريط الجانبي: في الحلقات ، مسائل الطوبولوجيا.) سيساعد نظام الطيران البسيط الباحثين على تشريح أنظمة الثدييات الأكثر تعقيدًا. يقول كنيريم: "أعتقد أنهم سيكونون قادرين على اكتشاف الدوائر الكهربائية لجاذب الحلقة بطرق من شأنها أن تعطينا أدلة على كيفية اختبار الأشياء في دماغ الفئران التي لا يمكننا اختبارها بطريقة أخرى". "إنه مثال رائع لكيفية إجراء بحث على أنظمة نماذج مختلفة يمكن أن يقدم نظرة ثاقبة على أدمغة الثدييات."

يمكن أن تساعد النتائج أيضًا الباحثين على فهم كيفية تكامل الدماغ للمعلومات ، وهي عملية حسابية في كل مكان وأساسية في الأنظمة العصبية. يقول أبوت: "هذه دائرة يمكننا من خلالها الوصول إلى صواميل ومسامير التكامل". في حين أن تفاصيل نظام الملاحة بالطائرة لن تكون مماثلة تمامًا لأنظمة التكامل الأخرى ، إلا أنها ستكشف عن المبادئ الأساسية ، كما يقول.


1 المقدمة

في عام 1944 ، نشر إروين شرودنغر سلسلة من المحاضرات في ما هى الحياة؟[1]. كان هذا الكتاب الصغير مصدر إلهام رئيسي لجيل من علماء الفيزياء لدخول علم الأحياء الدقيقة والكيمياء الحيوية ، بهدف محاولة تعريف الحياة عن طريق الفيزياء والكيمياء. على الرغم من إنجاز قدر هائل من العمل ، إلا أن فهمنا لـ "الحياة نفسها" [2] لا يزال غير مكتمل. على سبيل المثال ، الطريقة القياسية التي تسرد بها كتب علم الأحياء الخصائص الضرورية للحياة - من أجل تحديدها من المادة غير الحية - تشمل التمثيل الغذائي ، والصيانة الذاتية ، والازدواجية التي تنطوي على مادة وراثية والتطور عن طريق الانتقاء الطبيعي. لا يعالج هذا النهج الوصفي إلى حد كبير التعقيد الحقيقي للكائنات الحية ، أو الطابع الديناميكي للأنظمة البيئية ، أو مسألة كيفية ظهور النمط الظاهري من النمط الجيني (على سبيل المثال ، لعمليات المرض [3]).

يمكن النظر إلى الكون على أنه مرنان ريماني كبير يحدث فيه التطور من خلال عمليات تشتت الطاقة وتقليل الإنتروبيا. يمكن اعتبار الحياة على أنها بعض من الات يستخدم الكون لتقليل تدرجات الطاقة [4]. يتكون هذا التطور من عملية كسر التناظر خطوة بخطوة ، حيث يتضاءل فرق كثافة الطاقة بالنسبة إلى البيئة المحيطة. عندما تشكل الكون عن طريق الانفجار العظيم قبل 13.7 مليار سنة ، حدثت سلسلة من الأحداث العفوية لكسر التناظر ، والتي طورت الفراغ الكمي المنتظم إلى بنية غير متجانسة نلاحظها اليوم. في الواقع ، تم تفجير التقلبات الكمومية في الكون المبكر إلى المقاييس الكونية ، من خلال عملية تعرف باسم التضخم الكوني ، ويمكن ملاحظة بقايا هذه التقلبات الكمومية مباشرة في تباين إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف في اتجاهات مختلفة. في كل مرحلة من مراحل تطور الكون - من الجاذبية الكمومية ، إلى الجسيمات الأساسية ، والذرات ، والنجوم الأولى ، والمجرات ، والكواكب - كان هناك المزيد من كسر التناظر. يمكن التعبير عن تجريدات الجسيمات الكونية والنجمية والذرية بقوة من خلال نظرية المجموعة [5].

اتضح أيضًا أن أساس كل الفيزياء الحديثة يعتمد على نظرية المجموعة. هناك أربعة تفاعلات (أو قوى) أساسية في الطبيعة: قوية (مسؤولة عن استقرار النوى على الرغم من تنافر البروتونات موجبة الشحنة) ، ضعيفة (تتجلى في اضمحلال بيتا) ، كهرومغناطيسية وجاذبية. تم وصف الثلاثة الأولى بواسطة نظريات الكم: مجموعة قياس SU (3) للكواركات ، ونظرية SU (2) × U (1) للتفاعلات الكهربية الضعيفة الموحدة [6-8]. من هذه النظريات يمكن للمرء أن يشتق ، على سبيل المثال ، نظرية ماكسويل للكهرومغناطيسية ، والتي هي أساس الهندسة الكهربائية والضوئيات المعاصرة ، بما في ذلك حركة الليزر. توفر نظرية المجموعة إطارًا لبناء مقارنات أو نماذج من التجريدات ، وللتلاعب بهذه الأفكار التجريدية لتصميم أنظمة جديدة ، وعمل تنبؤات جديدة ، واقتراح فرضيات جديدة.

الدافع من هذه الورقة هو دراسة مجموعة بديلة من التجريدات الرياضية المطبقة على علم الأحياء ، وعلى بيولوجيا الأنظمة على وجه الخصوص. يلعب التماثل وكسر التناظر دورًا بارزًا في علم الأحياء التطوري ، من الكائنات الثنائية إلى الكائنات المتماثلة شعاعيًا. دعا كل من Brooks [9] و Woese [10] و Cohen [11] إلى إجراء تحليلات أعمق للحياة من خلال تطبيق تجريدات رياضية جديدة على علم الأحياء. لا تهدف هذه الورقة إلى معالجة السؤال الصعب الذي طرحه شرودنجر ، بل تهدف إلى توسيع مجموعة التقنيات الرياضية التي يحتمل أن تكون قابلة للتطبيق لدمج الكميات الهائلة من البيانات المتاحة في حقبة ما بعد الجينوم ، والمساهمة بشكل غير مباشر في معالجة سؤال صعب. هنا سوف نركز على أسئلة بيولوجيا الأنظمة الجزيئية باستخدام التقنيات الرياضية في مجال الجبر المجرد التي تجاهلها الباحثون إلى حد كبير حتى الآن. ستشمل الورقة مراجعة الأدبيات وستقدم أيضًا بعض الأعمال الجديدة. نبدأ بمقدمة لنظرية المجموعة ، ثم نراجع التطبيقات الخاصة بالشفرة الجينية ، ودورة الخلية. يستكشف القسم الأخير الأفكار التي توسع نظرية المجموعة في بيولوجيا الأنظمة الجزيئية المعاصرة.


تطوير

تمت مراجعة التدريج المفصل وآليات تطور الرئة البشرية والفأرية بشكل جيد من قبل الآخرين 9،10،11،12. لتلخيص تطور رئة الفئران لفترة وجيزة ، خلال المرحلة الجنينية ، يعبر الأديم الباطن الأمامي الأمامي البطني (AFE) عن عامل النسخ Nkx2.1 في اليوم الجنيني للفأر (E) 9.0 كدليل على المواصفات لتعزيز نمو الرئة الأولي. من E9.5 إلى E12.5 ، يظهر اثنان من براعم الرئة مع تعبير Nkx2.1 العالي والجزء القريب مع Nkx2.1 المنخفض الذي يشكل القصبة الهوائية لاحقًا بالتزامن مع الحاجز الرغامي والمريء. من E12.5 إلى E16.5 خلال مرحلة الغدد الكاذبة ، تمر براعم الرئة بفترة من التشكل المتفرّع لتشكيل شجرة الرئة والقصيبات الطرفية. عند الانتهاء من مراحل التطور القنيوية والحقيقية (E16.5 - ما بعد الولادة (P) اليوم 4) ، تضيق القصيبات الطرفية وتبدأ في تكوين الأكياس الظهارية. تشكل هذه الهياكل لاحقًا هياكل سنخية ناضجة تمامًا لتبادل الغازات بواسطة P21 خلال مرحلة الاستقطاب 9. في المقابل ، يبدأ السنخ قبل الولادة أثناء نمو الرئة البشرية ويستمر بعد الولادة حتى مرحلة الطفولة 13.

يعد التطوير المنسق للممرات الهوائية الموصلة والبعيدة عملية حيوية تلعب خلالها كل من المقصورات الظهارية واللحمة المتوسطة أدوارًا متكاملة. تخترق براعم الأديم الباطن للرئة النامية الأديم المتوسط ​​الحشوي والأديم المتوسط ​​حول E9.5. تكتسب الرئة البعيدة النامية بعد ذلك أربع طبقات متميزة ، لكل منها ملامحها التشريحية والخلوية والمورفولوجية والجزيئية الفريدة: الأديم الباطن (الظهارة) ، والأديم المتوسط ​​تحت الظهاري (اللحمة المتوسطة) ، والأديم المتوسط ​​تحت الظهاري (اللحمة المتوسطة) ، والغشاء المتوسط. يؤدي تضخيم الخلايا الظهارية العابرة إلى ظهور مجموعة سلفية من الخلايا العضلية الملساء شبه القصبية (PSMC). ثم تهاجر هذه المجموعة من الخلايا بشكل أقرب حول القصبات الهوائية وتتمايز إلى خلايا العضلات الملساء (SMCs) 14،15. حددت الدراسات التي تقيم مستويات التعبير لمختلف أعضاء إشارات Wnt /-catenin ومراسلي النشاط في هذه الأجزاء المذكورة أعلاه أثناء تطور الرئة نتائج متناقضة. ومع ذلك ، فإن عددًا لا يحصى من الدراسات يوضح بشكل جماعي أن اللحمة المتوسطة الرئوية النامية تعرض العديد من التفاعلات شديدة التنظيم مع الأديم الباطن للرئة في كل من الفأر والبشر والتي تنسق معًا تكوين الأعضاء الرئوية الطبيعية 9 ، وكثير منها يتم بوساطة Wnt.

المرحلة الجنينية (E9.5 – E12.5)

تلعب إشارات Wnt دورًا في بعض المراحل الأولى من المواصفات القلبية الرئوية. تشتمل خلايا Wnt2 + Gli1 + Isl1 + على أسلاف الأديم المتوسط ​​القلبية الرئوية متعددة القدرات (CPPs) التي تنظم نمو القلب والرئة. يوضح تتبع سلالة Wnt2 + CPPs عند E8.5 قدرتها على توليد سلالة من القناة القلبية وخلية الأديم المتوسط ​​الرئوي بواسطة E17.5 18. هذه الخلايا مهمة للتفاعلات الحيوية بين الظهارة واللحمة المتوسطة التي تحدث أثناء نمو الرئة.

الحديث المتبادل من تطوير اللحمة المتوسطة إلى الأديم الباطن

يعد الحديث المتبادل بين الأديم الباطن واللحمة المتوسطة الذي يحركه Wnt أمرًا بالغ الأهمية منذ المراحل الأولى لتطور الرئة. من E9.5 إلى 12.5 ، توجد إشارات Wnt /-catenin نشطة في كل من الظهارة واللحمة المتوسطة المجاورة لمجرى الهواء القريب المستقبلي كما تم قياسه بواسطة مراسلي نشاط TOPGAL و AXIN2-LacZ Wnt 19،20. يتم تنظيم روابط Wnt2 / 2b الكنسي بشكل مكاني بواسطة جينات Hox5 خلال هذه المرحلة ، مع تعبير جلدي متوسط ​​ملحوظ بالقرب من الجانب البطني للمعي الأمامي الأمامي بين E9.0 و E10.5 21 (الشكل 2 أ). معًا ، يتعاون Wnt2 / 2b لتعزيز مواصفات Nkx2.1 + للأديم الباطن للرئة (الشكل 2 أ) ، حيث إن الفئران بدونها تظهر عدم تكوين الرئة 22 ، 23 ، 24. يتقارب Wnt2 / 2b مع الإشارات المتعارف عليها في الأديم الباطن النامي ، حيث أن حذف β-catenin في المعي الأمامي الأمامي يُظهر أيضًا عدم تكوين الرئة ، مما يؤدي إلى تنظيم هوية السلف الهضمي Sox2 +. على النقيض من ذلك ، فإن التنشيط التأسيسي لـ β-catenin يمنع الحاجز الرغامي المريئي وبدلاً من ذلك يدفع Nkx2.1 + تمدد سلف الأديم الباطن للرئة 19،22.

أ خلال المرحلة الجنينية (E9.0-12.5) من التطور ، يظهر برعم الرئة من الحاجز الرغامي والمريئي 9. الوسيط المتوسط ​​(البني) HOX5 المكاني ينظم الأديم الباطن (الوردي) Wnt2 / 2b لتأسيس سلف الرئة NKX2.1 عبر المصب كاتينين β يشير إلى 21،22،23،24. تعزز روابط Wnt للأديم الباطن أيضًا اللحمة المتوسطة FGF10 و β-catenin ، والتي تسمح بعد ذلك بتمايز SMC وتطور الغضروف والخلايا القاعدية 27. ب خلال مرحلة الغدد الكاذبة (E12.5 - E16.5) ، تخضع براعم الرئة للتشكيل المتفرّع لتطوير القصيبات الطرفية 9. يعزز اللحمة المتوسطة Wnt5a تكوين القصبة الهوائية والغضاريف عبر آليات تعتمد على ROR2. يقوم Notum المنظم Wntless (Wls) بقمع Wnt الوسيطة وهو ضروري لتطوير القصبة الهوائية وتشكيل المتفرعة 39،40. يعزز محور الإشارة Wnt7b-BMP4 أيضًا تكاثر الظهارة والتمايز SMC الوعائي اللحمي (VSMC) وانتشار SMC 35،36،37،38. علاوة على ذلك ، فإن تعبير Wnt5a الظهاري هو الأعلى في الأطراف البعيدة 31،33 ويعمل على تعزيز التشكل المتفرّع عن طريق قمع وتفعيل إشارات SHH و Fgf10 ، على التوالي. يكشف الفحص الدقيق لل اللحمة المتوسطة أن إشارات FGF9 من كل من الظهارة والظهارة المتوسطة تتقارب لتعزيز Wnt2a تحت الظهارة وتسهيل تكاثر الخلايا اللحمية 14. ج خلال مراحل تطور القناة / الكيس (E16.5-P4) ، تصبح القصيبات الطرفية أكثر تحديدًا وتشكل أكياسًا ظهارية 9. ينتج عن التنظيم السلبي لـ Wnt بواسطة DKK1 التقريب من ظهارة الرئة. تؤدي المستويات العالية من إشارات Wnt إلى قيادة النمط الظاهري لمجرى الهواء البعيد ، بوساطة جزئية بواسطة إشارات N-MYC-BMP4-FGF 44. د تنتهي مرحلة الاستقطاب (P4–21) بنضج الهياكل السنخية 13. تنظم خلايا ATII المستجيبة Wnt (AXIN2 +) تكوين الرئة عن طريق الانحراف نحو سلالة ATII ناضجة وبدلاً من سلالة ATI 47.

تمتلك الرئة الجنينية النامية أيضًا تدابير للحد من إشارات Wnt الكنسية. بينما يتم التعبير عن بروتين homobox 1 (Barx1) بشكل بارز في اللحمة المتوسطة للمعدة النامية حيث ينظم تمايز الأديم الباطن ، فقد ثبت أن تعبيره في جميع أنحاء المعي الأمامي الظهري والشعب الهوائية الأساسية يمنع إشارات Wnt للأديم الباطن لتعزيز مواصفات المعي الأمامي الصدري. على غرار تنشيط β-catenin التأسيسي ، ينتج عن حذف Barx1 فقدان الحاجز الرغامي المريئي كما يتضح من الطبقة اللمعية المفردة المتجاورة من Nkx2.1 + و Sox2 + ظهارة المريء بواسطة E10.5 19،22،25.

الحديث المتبادل من تطوير الأديم الباطن إلى اللحمة المتوسطة

في وقت مبكر من E11.5 ، تعزز إشارات Wnt2 ligand الكنسية عامل نمو الخلايا الليفية 10 (Fgf10) الذي يشير بدوره إلى تسهيل التمايز بين مستقبلات عامل النمو المشتق من الصفائح الدموية غير الناضجة (Pdgfr) α / β + خلايا العضلات الملساء من خلال تنظيم التعبير عن myocardin و Mrtf-B ، عوامل النسخ الحرجة في تكوين العضل 26 (الشكل 2 أ). يعزز Wnt2 الوسيط أيضًا تعبير Wnt7b للأديم الباطن والذي يشير لاحقًا إلى اللحمة المتوسطة تحت الظهارة لزيادة تمايز SMC 26. في الآونة الأخيرة ، تم عرض روابط Wnt الظهارية لتنشيط β-catenin اللحمية المتوسطة ، والتي إلى جانب Fgf10 / Fgfr2 ، تنظم كلاً من أسلاف الغضروف وتطور الخلايا القاعدية 27 (الشكل 2 أ).

المرحلة الغدية الكاذبة (E12.5 – E16.5)

يؤدي التنشيط التأسيسي لـ β-catenin في خلايا البروتين الخافض للتوتر السطحي C (Sftpc) + الخلايا إلى توسع مجرى الهواء الموصّل البعيد المصاحب مع عدم التمايز بين مصير الخلية الإفرازية أو الهدبية 28. تمشيا مع هذا ، R-spondin 2 (Rspo2) يسهل نمو الرئة الجنينية الطبيعي وبدء التشكل المتفرّع عن طريق تعزيز إشارات Wnt / β-catenin. ومع ذلك ، فقد حددت دراسة حديثة أن Rspo2 يعاكس RNF43 والزنك والبنصر (ZNRF) 3 لتنظيم تكوين الأطراف والرئة في xenopus 4. أدت هذه الجهود إلى تحول نموذجي ، مما يدل على أن Rspo2 يمكن أن يحفز إشارة Wnt في غياب LGR 4،30. ومن المثير للاهتمام ، أنه بينما يقود Rspo2 التشكل المتفرّع في وقت مبكر من التطور ، فإنه ليس له دور في التمايز بين أنواع الخلايا الظهارية أو اللحمية المتوسطة 29. يشير هذا إلى التكرار الوظيفي في المنظمين المنبعين المتنوعين لإشارات Wnt في تطور الرئة الجنيني.

تم تمييز العديد من روابط Wnt بشكل جيد في المرحلة الغدية الكاذبة. يتم التعبير عن Wnt5a بشكل منتشر في كل من الظهارة واللحمة المتوسطة في وقت مبكر مثل E12.0 31 (الشكل 2 ب). تعبيره ديناميكي وأعلى في الظهارة البعيدة عند أطراف نقطة التفرع عند E16.0 وهو أمر بالغ الأهمية لاستطالة القصبة الهوائية ونمط حلقة الغضروف وتقييد تمدد مجرى الهواء البعيد. علاوة على ذلك ، ينظم Wnt5a الظهاري تكوين الرئة البعيدة عن طريق قمع وتفعيل إشارات القنفذ الصوتي (Shh) وإشارات Fgf10 ، على التوالي. اللحمة المتوسطة Wnt5a هي المسؤولة بشكل أساسي عن استطالة القصبة الهوائية وتشكيل حلقة الغضروف عبر آليات تعتمد على Ror2 في اللحمة المتوسطة الرغامية الظهرية 33.

يتم التعبير عن Wnt2a في الطبقة تحت الظهارية البعيدة أثناء التشكل المتفرّع 20. يطلق FGF9 المشتق من الخلايا الظهارية أو الظهارية تنشيط اللحمة المتوسطة FGFR1 / 2 عند E13.5 14. يقوم Fgfr1 / 2 بعد ذلك بتنشيط Wnt2a تحت الظهارية لتتلاقى مع إشارة cat-catenin التي بدورها تعزز تكاثر الخلايا اللحمية المتوسطة المهمة لنمو الأعضاء 14 (الشكل 2 ب). يعزز الكاتينين متوسط ​​الجلد بالإضافة إلى ذلك تضخيم سلف Fgf10 + PSMC ولكنه لا يلعب أي دور في تمايزها مع SMCs. ومع ذلك ، فإن التمايز الصحيح للخلايا البطانية يتوقف على إشارات الكاتينين البيتا ، مما يشير إلى ضرورتها لتشكيل سلالات اللحمة المتوسطة المتعددة عبر آليات تعتمد على نفس المجال 2 (PITX2).

يتم التعبير عن Wnt7b في جميع أنحاء ظهارة مجرى الهواء مع بداية المرحلة الغدية الكاذبة ، مع أكبر تعبير موضعي للمجرى الهوائي البعيد ، وتحديداً أطراف برعم الرئة 35،36 (الشكل 2 ب). تحتفظ الفئران Wnt7b بفقدان الوظيفة بالنمط القريب على الرغم من بنية الرئة الأصغر وتشكيل الحلقة الغضروفية غير المكتمل. علاوة على ذلك ، تحكم إشارات الأوتوكرين Wnt7b الانتشار الظهاري ، جزئيًا ، بواسطة آليات تعتمد على Bmp4.

تلعب إشارات Wnt الظهارية التي يتم توصيلها إلى اللحمة المتوسطة العلوية دورًا فعالًا في هذه المرحلة من تطور الرئة. يعزز Wnt7b المشتق من الجلد تكاثر اللحمة الرئوية ونمو الأوعية الدموية الرئوية في هذه المرحلة 35،37 (الشكل 2 ب) ، حيث يؤدي تعطيله إلى نقص تنسج رئة الفأر ، وضعف سلامة العضلات الملساء الوعائية ، والموت في غضون دقائق بعد الولادة بسبب فشل الجهاز التنفسي 35. يوفر Wnt7b أيضًا إشارة نظير إلى اللحمة المتوسطة المجاورة لتعزيز Pdgfrβ + تكاثر SMC الرئوي والالتزام بـ SMCs الوعائي 38 ، والذي يتوسطه بروتين المصفوفة خارج الخلية tenascin C 38 (الشكل 2 ب).

كما هو الحال مع المرحلة الجنينية ، فإن التنظيم الصارم لنشاط إشارات Wnt الكنسي مهم أيضًا في المرحلة الغدية الكاذبة. يعتبر Notum ، وهو ديسيلاز يزيل تعديلات الدهون Wnt وبالتالي يمنع إفراز Wnt ، أمرًا بالغ الأهمية لتطوير القصبة الهوائية 39. تظهر الفئران بالضربة القاضية في Notum تضيق القصبة الهوائية ، وانخفاض في الحلقات الغضروفية ، وعضلة القصبة الهوائية بواسطة E16.5 39. يتم تنظيم Notum بواسطة Wntless (Wls) ، وهو بروتين شحن يشارك في تهريب Wnt المعدل بالدهون من Golgi إلى سطح الخلية. يؤدي الحذف الظهاري لـ Wls أيضًا إلى إعاقة تطور القصبة الهوائية ، والتشكل المتفرّع ، والنمذجة القريبة من القاصي في وقت مبكر مثل E12.5 39،40. علاوة على ذلك ، في إإكسبلنتس الرئة المستزرعة ، يمنع مثبط إشارات Wnt الكنسي dickkopf1 (Dkk1) تفرع شجرة الرئة والتمايز اللحمة المتوسطة عن طريق تقليل اللحمة المتوسطة البعيدة Wnt2a و Pdgfrα و fibronectin و تعبير الأكتين العضلي الأملس ألفا 20.

يتم أيضًا تثبيط إشارات Wnt القانونية في المرحلة الغدية الكاذبة عن طريق تنشيط إشارات Wnt غير القانونية. يعزز التعبير الظهاري لمستقبلات كاديرين EGF LAG ذات السبعة تمريرات من النوع G 1 (Celsr1) وبروتينات PCP 2 (Vangl2) المتضمنة في محور PCP التشكل المتفرّع ، حيث تعرض الفئران ذات الطفرات في أي من هذه البروتينات رئتين مشوهتين وأقل وأكثر لومن مجرى الهواء الضيق 41. In addition, transcription factor Gata binding factor 6 (Gata6) activates non-canonical receptor Frizzled (Fzd2), which inhibits canonical Wnt signaling to constrain bronchioalveolar stem cell expansion during development 42 . The loss of Gata6 in Sftpc+ lung epithelium leads to dilated airways and neonatal death 42 .

Canalicular/saccular stages (E16.5-P4)

While dispensable for early proximo-distal patterning, canonical Wnt7b ligand promotes distal Aquaporin5+ ATI lung epithelial cell differentiation during the canalicular and saccular stages 35 . These findings stand in contrast to those found by another group identifying normal, preserved cell differentiation from Wnt7b −/− mouse lungs 37 . Others report that β-catenin in Sftpc-expressing lung endodermal progenitor cells is necessary for the formation of terminal alveolar saccules, as its loss results in a proximalized lung with enlarged bronchial tubes as early as E13.5 43,44 . Ectopic Dkk1 expression phenocopies these findings, likely through activation of Fgf10-Fgfr2 signaling 44 . During this stage, β-catenin is sufficient but not necessary for Sftpc+ lung endodermal progenitor cell proliferation 45 . Constitutive activation of β-catenin decreases differentiation of distal pulmonary cell types and instead promotes ectopic expression of gut and intestinal cell lineages 45 . This is accomplished by β-catenin binding to the N-myc, Bmp4، و Fgf promoters 44 (Fig. 2c).

Alveolarization stage (P4–P21)

Although studies have well characterized the mechanisms underpinning several early stages of lung development and the involvement of Wnt signaling, this remains poorly understood in the alveolarization stage. Early studies by Mucenski et al. demonstrate that a constitutively active form of β-catenin results in Forkhead boxa2 (Foxa2) inhibition, thereby contributing to epithelial cell dysplasia and goblet cell hyperplasia 46 . More recently, a study found a wave of Wnt signaling emerges in the late sacculation/early alveologenesis stage, marked by the expansion of Wnt-dependent AXIN2+ alveolar type II (ATII) cells that contribute to the budding alveolus 47 (Fig. 2d). In contrast, low Wnt signaling skews the cellular fate toward an alveolar type I (ATI)-like lineage 47 . These results not only indicate the critical role of β-catenin, but also suggest that its tight spatiotemporal regulation is important for proper respiratory epithelial differentiation.

Prospective/discussion of Wnt signaling in lung development

While all of these studies have proven instrumental in allowing us to define the role of Wnt signaling throughout the varying stages of lung development, much remains to be learned. It is apparent that the phases of lung development are interdependent on each other, rendering it difficult to interpret the biology that is specifically responsible for a given phase in isolation from other phases of development. It is critical that we begin to further dissect the dynamic nature of niche interactions during distinct phases of development. As such, development of novel tools to achieve this level of granularity and isolation will yield more nuanced insight of not only Wnt signaling, but other signaling cascades, in lung developmental biology. In addition, the advent of in vitro organoid systems has and will continue to allow for us to better understand human airway and lung development specifically. At the molecular level, much remains to be understood about the dynamic receptor–ligand interactions. The seminal work of Szenker-Ravi et al. and Lebensohn et al. raises the question: how does Rspo2 mechanistically potentiate Wnt signaling in the absence of LGR receptors 4,30 ? Under what circumstances is R-spondin interaction with its cognate LGR required for distinct phases of development?


Network Topology Mapping Software

Now that we know the different types of topology, it is time to consider how to design your network from scratch. There are several software products that allow you to create your own network topology diagrams. Network topology diagrams show you a diagram of how your network connects together and helps you to create an efficient network design. It also provides you with a reference point that assists you when you attempt to run troubleshooting to fix faults.

What should you look for in network topology mapping software?

We reviewed the market for network topology mapping software and analyzed the options based on the following criteria:

  • Automatic network discovery
  • Live topology map creation for up-to-date
  • Device identifiers and statuses displayed on the map
  • Options for different layout formats
  • Options to manually redesign the network layout within the mapper
  • A free assessment period or money-back guarantee
  • Value for money, represented by a price that represents a good deal for the number of tools the package includes

Microsoft Visio

There are many different network topology mapping products out there but one of the most widely-used is Microsoft Visio. With Microsoft Visio, you can draw up your network by adding network elements to a canvas. This program allows you to design a topology diagram that details your network. Of course, drawing up your own network isn’t always ideal particularly when you’re attempting to map a larger computer network.

SolarWinds Network Topology Mapper (FREE TRIAL)

As a result, you might want to consider using another tool like SolarWinds Network Topology Mapper which can autodiscover devices connected to your network. Autodiscovery comes in handy because it means that you don’t have to draw up your network structure manually.


Results

Biomimetic Scaffold Preparation

The biomimetic PCL scaffold was designed to closely mimic the anatomy and mechanical behavior of the native trachea in a 4-month-old New Zealand white rabbit. PCL was 3D-printed into a biomimetic framework with a separated-ring structure. The width of each PCL ring was 1.0 mm and the distance between adjacent PCL rings was 1.0 mm. The luminal diameter was 5 mm, which is close to the average diameter of a rabbit’s native trachea (Figure 1A). Mechanical testing results indicated that the biomimetic PCL scaffold exhibited better bending and extension properties in the longitudinal compared with the cylindrical PCL tube (Figure 1A and Supplementary Video 1). Furthermore, the biomimetic PCL scaffold exhibited better longitudinal flexibility in the three-point bending test (Figure 1B), but it maintained similar radial rigidity compared with the cylindrical PCL tube (Figure 1C), and it returned to its original shape when the load was removed (Supplementary Video 2).

شكل 1. Mechanical properties of the biomimetic PCL scaffold. Bending and extending tests of the biomimetic PCL scaffold and the cylindrical PCL tube (أ). Three-point bending (ب) and compression test (ج) of the biomimetic PCL scaffold and the cylindrical PCL tube (ن = 3 per group).

Next, collagen sponge was added into the spaces amid the PCL rings of the scaffold by a pouring-lyophilization method for tracheal cartilage formation. The collagen sponge was successfully loaded between the PCL rings and formed a biomimetic scaffold with a collagen ring-PCL ring alternating structure (Figure 2A). SEM images revealed that the collagen region exhibited a porous structure (Figures 2B,C), which favors chondrocyte attachment, proliferation, and secretion of cartilage-specific extracellular matrix (ECM). Conversely, the PCL regions in both the biomimetic scaffold and cylindrical tube displayed a non-porous structure (Figures 2D𠄿), which prevented cells from penetrating into the PCL scaffold.

الشكل 2. Morphology of the biomimetic scaffold and cylindrical tube. Macro-morphology of the biomimetic scaffold (أ) and cylindrical tube (ب). Micro-morphology of the biomimetic scaffold (B𠄼) and cylindrical tube (E𠄿) as observed by SEM. The green arrow indicates the collagen region, and the yellow arrow indicates the PCL region.

Tracheal Cartilage Formation في المختبر

Tracheal cartilage formation was evaluated by في المختبر experiments. After the biomimetic scaffolds were recolonized with chondrocytes and cultured في المختبر for 4 weeks, the chondrocyte-scaffold constructs formed a tubular structure with a distinguished separated-ring structure (Figures 3A,B). The regions in collagen ring displayed a visible cartilage-like tissue, while the cartilage-like tissue was obscure in the PCL regions. Histological analysis of a longitudinal section further confirmed the marked difference between the collagen region and the PCL region (Figures 3D1–G1): cartilage-like tissue with a primary lacuna structure containing GAG and collagen II was formed in the collagen region (Figures 3D2–G2), while virtually no cartilage tissue was formed in the PCL region (Figures 3D3–G3), and only a thin layer of cartilage-like tissue was observed on the outer surface of the PCL.

الشكل 3. في المختبر biomimetic trachea regeneration. Gross view of the biomimetic trachea after 4 weeks في المختبر حضاره (A,B). (ج) shows the sectioning schematic. HE, safranin-O, collagen II, and toluidine blue staining of a longitudinal section of the engineered biomimetic trachea (D1–G1). Magnified views of a cartilage ring (D2–G2) and PCL ring (D3–G3). The green arrows indicate cartilage regions, and the yellow arrows indicate PCL regions.

Biomimetic Trachea Formation في الجسم الحي

The biomimetic scaffold was further evaluated for its ability to facilitate the formation of a biomimetic trachea في الجسم الحي. After the scaffold was subcutaneously incubated in a nude mouse for 6 weeks, an intact tubular tissue with a visible separated-ring structure was generated (Figures 4A,B). Histological images of a longitudinal section (Figure 4C) showed that cartilage rings and PCL rings were alternately arranged in the structure (Figures 4D1–G1). Specifically, a mature cartilage-specific tissue with a typical lacuna structure and positive staining of safranin-O and collagen II formed in the collagen regions (Figures 4D2–G2), but there were no traces of any cells or tissues in the PCL region (Figures 4D3–G3). These findings were further confirmed by microscopic observation of transverse histological sections (Figures 5A,B). Importantly, quantitative analyses showed that the في الجسم الحي engineered sample showed apparently higher biochemical contents (DNA, GAG, collagen II, and total collagen) than those of the في المختبر engineered sample (Figures 5C𠄿), and had comparable GAG and collagen II contents (Figures 5D,E) and slightly lower DNA and total collagen contents (Figures 5C,F) compared with native tracheal tissue.

الشكل 4. في الجسم الحي biomimetic trachea formation and histological analysis of a longitudinal section. Gross view of the biomimetic trachea after 6 weeks في الجسم الحي حضانة (A,B). (ج) shows the sectioning schematic. HE, safranin-O, collagen II, and toluidine blue staining of a longitudinal section of the engineered biomimetic trachea (D1–G1). Magnified views of the cartilage ring (D2–G2) and PCL ring (D3–G3). The green arrows indicate cartilage regions, and the yellow arrows indicate PCL regions.

Figure 5. Histological analysis of a transverse section of في الجسم الحي engineered biomimetic trachea and biochemically quantitative evaluation. HE, safranin-O, collagen II, and toluidine blue staining of a transverse section of the في الجسم الحي engineered biomimetic trachea and representative magnified images of the cartilage ring (أ). HE, safranin-O, collagen II, and toluidine blue staining of a transverse section of the في الجسم الحي engineered trachea and representative magnified images of the PCL ring (ب). The green arrows indicate cartilage regions, and the yellow arrows indicate PCL regions. Quantitative measures of the DNA content (ج), GAG content (د), collagen II content (E), and total collagen content (F) in samples engineered في المختبر و في الجسم الحي as well as its native tracheal counterpart. ن = 3 per group. *ص < 0.05.

The constructs retrieved after 6 weeks of في الجسم الحي incubation were subjected to mechanical testing, and load-displacement curves were derived to compare the mechanical behavior with that of a native trachea. In a three-point bending test, the load curve of the biomimetic trachea was very similar to that of the native trachea until the displacement reached about 2.5 mm (Figure 6A). This finding indicates that the biomimetic trachea closely mimics the native trachea in terms of longitudinal flexibility. In a radial compression test, the load curve of the biomimetic trachea was discernibly higher than that of the native trachea (Figure 6B), and the biomimetic trachea returned to its original shape when the load was removed (Supplementary Video 3). These findings demonstrated that the biomimetic trachea was superior to the native trachea in terms of radial rigidity.

Figure 6. Mechanical characteristics of the engineered biomimetic trachea cultured في الجسم الحي. Three-point bending (أ) and compression testing (ب) of the biomimetic trachea and native trachea (ن = 3 per group).

Long-Segment Tracheal Replacement Using the Engineered Biomimetic Trachea

To further evaluate the feasibility of the biomimetic trachea in repairing long-segment tracheal defects in a more applied manner, we performed a trachea replacement in a rabbit model (Figure 7). The engineered biomimetic trachea exhibited sufficient strength to be attached to the native trachea using sutures. As listed in the Supplementary Table 1, neither operative death nor anastomotic dehiscence occurred in any rabbit. After the replacement operation, neither air leakage nor collapse around the biomimetic trachea was observed. None of the rabbits showed any sign of stridor or dyspnea during the recovery period. In addition, all rabbits survived without obvious inflammatory exudation, formation of granulation tissues, anastomotic leakage, or stenosis in the operation area over 8 weeks following the surgery.

Figure 7. Tracheal replacement using the biomimetic trachea. Schematic illustration of the replacement surgery (أ). Biomimetic trachea transplantation by end-to-end anastomosis (ب).

Bronchoscopy examinations at 4 and 8 weeks following implantation showed that the lumen of the biomimetic trachea remained patent at both time points, and overgrowth of granulation tissue seldom occurred (Figures 8A,E). These findings were further confirmed by gross observation (Figures 8B,F). In addition, histological images showed that the ring shapes in both the cartilage and PCL regions remained intact (Figures 8C,D,G,H). Notably, the biomimetic tracheas developed the structures and features of cartilage-like tissue with lacunar structures (Figures 8C1� and G1–H1) and cartilage ECM, as evidenced by positive safranin-O (Figures 8C2� and G2–H2), immunohistochemical collagen II (Figures 8C3� and G3–H3), and toluidine blue (Figures 8C4� and G4–H4) staining, at both 4 and 8 weeks following implantation. All the quantitative indexes, including contents of DNA, GAG, collagen II, and total collagen, apparently increased with the prolonged tracheal replacement time from 4 to 8 weeks (Figure 9). These results indicate that the biomimetic trachea is suitable for long-segment tracheal replacement.

الشكل 8. Therapeutic outcome after tracheal replacement. Bronchoscopy and gross examination images of the biomimetic trachea 4 weeks after the replacement surgery (A,B). Histological images of a transverse section of the biomimetic trachea showing a cartilage ring (C,C1�) and a PCL ring (D,D1�) 4 weeks after the replacement surgery. Bronchoscopy and gross examination images of the biomimetic trachea 8 weeks after the replacement surgery (E,F). Histological images of a transverse section of the biomimetic trachea showing a cartilage ring (G,G1–G4) and a PCL ring (H,H1–H4) 8 weeks after the replacement surgery. The biomimetic trachea is delineated by red dotted lines.

Figure 9. Quantitative analyses of the biomimetic trachea after tracheal replacement. DNA content (أ), GAG content (ب), collagen II content (ج), and total collagen content (د) of the biomimetic after tracheal replacement for 4 and 8 weeks. ن = 3 per group. *ص < 0.05.


مراجع

Andrews SS, Wren J (2017) Smoldyn: particle-based simulation with rule-based modeling, improved molecular interaction and a library interface. Bioinformatics 33:710–717. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btw700

Arasada R, Pollard TD (2011) Distinct roles for F-BAR proteins Cdc15p and Bzz1p in actin polymerization at sites of endocytosis in fission yeast. Curr Biol 21:1450–1459. https://doi.org/10.1016/j.cub.2011.07.046

Beltzner CC, Pollard TD (2008) Pathway of actin filament branch formation by Arp2/3 complex. J Biol Chem 283:7135–7144. https://doi.org/10.1074/jbc.M705894200

Berro J, Lacy MM (2018) Quantitative biology of endocytosis. Morgan & Claypool, San Rafael

Berro J, Pollard TD, Sirotkin V (2010a) What we learned from mathematical modeling of actin patch kinetics during endocytosis in fission yeast. 49th ASCB annual meeting. https://www.ascb.org/wp-content/uploads/2015/12/2010ASCBFullProgram1.pdf. Accessed 6 Nov

Berro J, Sirotkin V, Pollard TD (2010b) Mathematical modeling of endocytic actin patch kinetics in fission yeast: disassembly requires release of actin filament fragments. Mol Biol Cell 21:2905–2915. https://doi.org/10.1091/mbc.e10-06-0494

Bialek W, Botstein D (2004) Introductory science and mathematics education for 21st-century biologists. Science 303:788–790. https://doi.org/10.1126/science.1095480

Blanchoin L, Pollard TD (1999) Mechanism of interaction of Acanthamoeba actophorin (ADF/Cofilin) with actin filaments. J Biol Chem 274:15538–15546. https://doi.org/10.1074/jbc.274.22.15538

Blinov ML, Schaff JC, Vasilescu D et al (2017) Compartmental and spatial rule-based modeling with virtual cell. Biophys J 113:1365–1372. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2017.08.022

Boutillier P, Maasha M, Li X et al (2018) The kappa platform for rule-based modeling. Bioinformatics 34:i583–i592. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty272

Box GEP, Draper NR (1987) Empirical model-building and response surfaces, 1st edn. Wiley, New York

Chang F, Drubin D, Nurse P (1997) cdc12p, a protein required for cytokinesis in fission yeast, is a component of the cell division ring and interacts with profilin. J Cell Biol 137:169–182. https://doi.org/10.1083/jcb.137.1.169

Chang FS, Stefan CJ, Blumer KJ (2003) A WASp homolog powers actin polymerization-dependent motility of endosomes in vivo. Curr Biol 13:455–463. https://doi.org/10.1016/S0960-9822(03)00131-3

Chen Q, Pollard TD (2011) Actin filament severing by cofilin is more important for assembly than constriction of the cytokinetic contractile ring. J Cell Biol 195:485–498. https://doi.org/10.1083/jcb.201103067

Chen Q, Pollard TD (2013) Actin filament severing by cofilin dismantles actin patches and produces mother filaments for new patches. Curr Biol 23:1154–1162. https://doi.org/10.1016/j.cub.2013.05.005

Doudna J, Bar-Ziv R, Elf J et al (2017) How will kinetics and thermodynamics inform our future efforts to understand and build biological systems? Cell Syst 4:144–146. https://doi.org/10.1016/j.cels.2017.02.005

Drubin DG, Oster G (2010) Experimentalist meets theoretician: a tale of two scientific cultures. Mol Biol Cell 21:2099–2101. https://doi.org/10.1091/mbc.E10-02-0143

Dyson F (2004) A meeting with Enrico Fermi. In: Nature. https://www.nature.com/articles/427297a. Accessed 9 Jul 2018

Félix M-A, Barkoulas M (2015) Pervasive robustness in biological systems. Nat Rev Genet 16:483–496. https://doi.org/10.1038/nrg3949

Flexner A (1939) The usefulness of useless knowledge. Harpers Mag 544–552. https://harpers.org/archive/1939/10/the-usefulness-of-useless-knowledge/. Accessed 6 Nov

Fujiwara I, Vavylonis D, Pollard TD (2007) Polymerization kinetics of ADP- and ADP-Pi-actin determined by fluorescence microscopy. Proc Natl Acad Sci 104:8827–8832. https://doi.org/10.1073/pnas.0702510104

Gachet Y, Hyams JS (2005) Endocytosis in fission yeast is spatially associated with the actin cytoskeleton during polarised cell growth and cytokinesis. J Cell Sci 118:4231–4242. https://doi.org/10.1242/jcs.02530

Gilliam T, Jones T (1975) Monty Python and the Holy Grail. EMI Films. https://www.imdb.com/title/tt0071853/. Accessed 6 Nov

Goldstein RE (2018) Point of view: are theoretical results ‘Results’? In: eLife. https://elifesciences.org/articles/40018. Accessed 21 Aug 2018

Gostner R, Baldacci B, Morine MJ, Priami C (2014) Graphical modeling tools for systems biology. ACM Comput Surv 47:16:1–16:21. https://doi.org/10.1145/2633461

Gunawardena J (2014) Models in biology: ‘accurate descriptions of our pathetic thinking. BMC Biol 12:29. https://doi.org/10.1186/1741-7007-12-29

Harris LA, Hogg JS, Tapia J-J et al (2016) BioNetGen 2.2: advances in rule-based modeling. Bioinformatics 32:3366–3368. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btw469

Hoops S, Sahle S, Gauges R et al (2006) COPASI—a COmplex PAthway SImulator. Bioinformatics 22:3067–3074. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btl485

Howard J (2014) Quantitative cell biology: the essential role of theory. Mol Biol Cell 25:3438–3440. https://doi.org/10.1091/mbc.e14-02-0715

Hucka M, Finney A, Sauro HM et al (2003) The systems biology markup language (SBML): a medium for representation and exchange of biochemical network models. Bioinformatics 19:524–531. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btg015

Idrissi F-Z, Grötsch H, Fernández-Golbano IM et al (2008) Distinct acto/myosin-I structures associate with endocytic profiles at the plasma membrane. J Cell Biol 180:1219–1232. https://doi.org/10.1083/jcb.200708060

Kaksonen M, Sun Y, Drubin DG (2003) A pathway for association of receptors, adaptors, and actin during endocytic internalization. Cell 115:475–487. https://doi.org/10.1016/S0092-8674(03)00883-3

Kaksonen M, Toret CP, Drubin DG (2005) A modular design for the clathrin- and actin-mediated endocytosis machinery. Cell 123:305–320. https://doi.org/10.1016/j.cell.2005.09.024

Kaksonen M, Toret CP, Drubin DG (2006) Harnessing actin dynamics for clathrin-mediated endocytosis. Nat Rev Mol Cell Biol 7:404–414. https://doi.org/10.1038/nrm1940

Kim K, Galletta BJ, Schmidt KO et al (2006) Actin-based motility during endocytosis in budding yeast. Mol Biol Cell 17:1354–1363. https://doi.org/10.1091/mbc.e05-10-0925

Kitano H (2007) Towards a theory of biological robustness. Mol Syst Biol 3:137. https://doi.org/10.1038/msb4100179

Kovar DR, Kuhn JR, Tichy AL, Pollard TD (2003) The fission yeast cytokinesis formin Cdc12p is a barbed end actin filament capping protein gated by profilin. J Cell Biol 161:875–887. https://doi.org/10.1083/jcb.200211078

Kovar DR, Wu J-Q, Pollard TD (2005) Profilin-mediated competition between capping protein and formin Cdc12p during cytokinesis in fission yeast. Mol Biol Cell 16:2313–2324. https://doi.org/10.1091/mbc.e04-09-0781

Kuhn JR, Pollard TD (2007) Single molecule kinetic analysis of actin filament capping polyphosphoinositides do not dissociate capping proteins. J Biol Chem 282:28014–28024. https://doi.org/10.1074/jbc.M705287200

Lacy MM, Ma R, Ravindra NG, Berro J (2018) Molecular mechanisms of force production in clathrin-mediated endocytosis. FEBS Lett. https://doi.org/10.1002/1873-3468.13192

Lopez CF, Muhlich JL, Bachman JA, Sorger PK (2013) Programming biological models in Python using PySB. Mol Syst Biol 9:646. https://doi.org/10.1038/msb.2013.1

Lord M, Laves E, Pollard TD (2005) Cytokinesis depends on the motor domains of myosin-II in fission yeast but not in budding yeast. Mol Biol Cell 16:5346–5355. https://doi.org/10.1091/mbc.e05-07-0601

Ma R, Berro J (2018) Structural organization and energy storage in crosslinked actin assemblies. PLoS Comput Biol 14:e1006150. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006150

Marshall WF (2017) Introduction to quantitative cell biology. Morgan & Claypool Life Sciences, San Rafael

Matsumura F (2005) Regulation of myosin II during cytokinesis in higher eukaryotes. Trends Cell Biol 15:371–377. https://doi.org/10.1016/j.tcb.2005.05.004

Mayer J, Khairy K, Howard J (2010) Drawing an elephant with four complex parameters. Am J Phys 78:648–649. https://doi.org/10.1119/1.3254017

Michaelis L, Menten ML (1913) Die Kinetik der Invertinwirkung. Biochem Z 49:333–369

Möbius W, Laan L (2015) Physical and mathematical modeling in experimental papers. Cell 163:1577–1583. https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.12.006

Mogilner A, Wollman R, Marshall WF (2006) Quantitative modeling in cell biology: what is it good for? Dev Cell 11:279–287. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2006.08.004

Mogilner A, Allard J, Wollman R (2012) Cell polarity: quantitative modeling as a tool in cell biology. Science 336:175–179. https://doi.org/10.1126/science.1216380

Motegi F, Nakano K, Mabuchi I (2000) Molecular mechanism of myosin-II assembly at the division site in Schizosaccharomyces pombe. J Cell Sci 113:1813–1825

Naqvi NI, Wong KCY, Tang X, Balasubramanian MK (2000) Type II myosin regulatory light chain relieves auto-inhibition of myosin-heavy-chain function. Nat Cell Biol 2:855–858. https://doi.org/10.1038/35041107

Noble DB, Mochrie SGJ, O’Hern CS et al (2016) Promoting convergence: the integrated graduate program in physical and engineering biology at Yale University, a new model for graduate education. Biochem Mol Biol Educ 44:537–549. https://doi.org/10.1002/bmb.20977

O’Shaughnessy B, Pollard TD (2016) Mechanistic biological modeling thrives. Science 351:234–235. https://doi.org/10.1126/science.351.6270.234-c

Parsegian VA (1997) Harness the hubris: useful things physicists could do in biology. Phys Today 50:23–27. https://doi.org/10.1063/1.881805

Phillips R (2015) Theory in biology: figure 1 or figure 7? Trends Cell Biol 25:723–729. https://doi.org/10.1016/j.tcb.2015.10.007

Phillips R (2017) Musings on mechanism: quest for a quark theory of proteins? FASEB J 31:4207–4215. https://doi.org/10.1096/fj.201700594

Pollard TD (2010) A guide to simple and informative binding assays. Mol Biol Cell 21:4061–4067. https://doi.org/10.1091/mbc.e10-08-0683

Pollard TD (2013) No question about exciting questions in cell biology. PLoS Biol 11:e1001734. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1001734

Pollard TD, De La Cruz EM (2013) Take advantage of time in your experiments: a guide to simple, informative kinetics assays. Mol Biol Cell 24:1103–1110. https://doi.org/10.1091/mbc.e13-01-0030

Popper KR (1959) The logic of scientific discovery. Hutchinson & Co., Ltd., London, p 480

Riveline D, Kruse K (2017) Interface between physics and biology: training a new generation of creative bilingual scientists. Trends Cell Biol 27:541–543. https://doi.org/10.1016/j.tcb.2017.05.002

Roland J, Berro J, Michelot A et al (2008) Stochastic severing of actin filaments by actin depolymerizing factor/cofilin controls the emergence of a steady dynamical regime. Biophys J 94:2082–2094. https://doi.org/10.1529/biophysj.107.121988

Rothman JE (2018) Jim’s view: “Some Thoughts for Young Scientists.”. FEBS Lett 592:461–462. https://doi.org/10.1002/1873-3468.12960

Sirotkin V, Beltzner CC, Marchand J-B, Pollard TD (2005) Interactions of WASp, myosin-I, and verprolin with Arp2/3 complex during actin patch assembly in fission yeast. J Cell Biol 170:637–648. https://doi.org/10.1083/jcb.200502053

Sirotkin V, Berro J, Macmillan K et al (2010) Quantitative analysis of the mechanism of endocytic actin patch assembly and disassembly in fission yeast. Mol Biol Cell 21:2894–2904. https://doi.org/10.1091/mbc.e10-02-0157

Slepchenko BM, Schaff JC, Carson JH, Loew LM (2002) Computational cell biology: spatiotemporal simulation of cellular events. Annu Rev Biophys Biomol Struct 31:423–441. https://doi.org/10.1146/annurev.biophys.31.101101.140930

Thomas M, Schwartz R (2017) Quantitative computational models of molecular self-assembly in systems biology. Phys Biol 14:035003. https://doi.org/10.1088/1478-3975/aa6cdc

Ti S-C, Pollard TD (2011) Purification of actin from fission yeast Schizosaccharomyces pombe and characterization of functional differences from muscle actin. J Biol Chem 286:5784–5792. https://doi.org/10.1074/jbc.M110.199794

Vavylonis D, Wu J-Q, Hao S et al (2008) Assembly mechanism of the contractile ring for cytokinesis by fission yeast. Science 319:97–100. https://doi.org/10.1126/science.1151086

Wick SM, Kane CM (2011) Cell biology education: where’s the math? Mol Biol Cell 22:716–716. https://doi.org/10.1091/mbc.e11-01-0029

Wu J-Q, Kuhn JR, Kovar DR, Pollard TD (2003) Spatial and temporal pathway for assembly and constriction of the contractile ring in fission yeast cytokinesis. Dev Cell 5:723–734. https://doi.org/10.1016/S1534-5807(03)00324-1

Wu J-Q, Sirotkin V, Kovar DR et al (2006) Assembly of the cytokinetic contractile ring from a broad band of nodes in fission yeast. J Cell Biol 174:391–402. https://doi.org/10.1083/jcb.200602032


Activity of 3-ketosteroid 9α-hydroxylase (KshAB) indicates cholesterol side chain and ring degradation occur simultaneously in Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis (Mtb), a significant global pathogen, contains a cholesterol catabolic pathway. Although the precise role of cholesterol catabolism in Mtb remains unclear, the Rieske monooxygenase in this pathway, 3-ketosteroid 9α-hydroxylase (KshAB), has been identified as a virulence factor. To investigate the physiological substrate of KshAB, a rhodococcal acyl-CoA synthetase was used to produce the coenzyme A thioesters of two cholesterol derivatives: 3-oxo-23,24-bisnorchol-4-en-22-oic acid (forming 4-BNC-CoA) and 3-oxo-23,24-bisnorchola-1,4-dien-22-oic acid (forming 1,4-BNC-CoA). The apparent specificity constant (k(cat)/K(m)) of KshAB for the CoA thioester substrates was 20-30 times that for the corresponding 17-keto compounds previously proposed as physiological substrates. The apparent K(m)(O(2)) was 90 ± 10 μM in the presence of 1,4-BNC-CoA, consistent with the value for two other cholesterol catabolic oxygenases. The Δ(1) ketosteroid dehydrogenase KstD acted with KshAB to cleave steroid ring B with a specific activity eight times greater for a CoA thioester than the corresponding ketone. Finally, modeling 1,4-BNC-CoA into the KshA crystal structure suggested that the CoA moiety binds in a pocket at the mouth of the active site channel and could contribute to substrate specificity. These results indicate that the physiological substrates of KshAB are CoA thioester intermediates of cholesterol side chain degradation and that side chain and ring degradation occur concurrently in Mtb. This finding has implications for steroid metabolites potentially released by the pathogen during infection and for the design of inhibitors for cholesterol-degrading enzymes. The methodologies and rhodococcal enzymes used to generate thioesters will facilitate the further study of cholesterol catabolism.


أسئلة مكررة

Both Ring Video Doorbell 3 and Ring Video Doorbell 4 send notifications to your phone, tablet, and PC when anyone presses your doorbell or triggers the built-in motion sensors. When you answer the notification, you can see, hear, and speak to visitors from anywhere. Both battery-powered doorbells also have Advanced Motion Detection with Customizable Motion Zones, Quick Replies that help you answer the door when you’re busy, and customizable privacy settings.

The main difference is that Ring Video Doorbell 4 includes our Pre-Roll feature which allows you to see up to 4 additional seconds of color video before the motion event was even triggered – a first-to-market feature for battery-powered doorbells and unique exclusively to Ring. Ring Video Doorbell 4 also has improved performance from Ring Video Doorbell 3, including improved motion detection and night vision.

The main difference is the improvement in the Pre-Roll feature from Video Doorbell 3 Plus to Video Doorbell 4. The Pre-Roll video previews on Video Doorbell 4 are in color (vs black & white for Video Doorbell 3 Plus), higher quality video, and have improved functionality at nighttime. Ring Video Doorbell 4 also has improved battery life and performance from Ring Video Doorbell 3 Plus. Battery life will vary based on device settings, use, and environmental factors.

If you have a subscription to Ring Protect, videos captured by your doorbell or camera will be saved to your Ring account for up to 30 or 60 days depending on your location and photos captured will be saved to your Ring account for up to 7 days, so you can review them at any time.

A free 30-day Ring Protect Plus Trial is included with any Ring doorbell or camera purchase unless you are already subscribed to a Plus Plan at the same location of the new device. You can choose to subscribe to Ring Protect at any time to save, review and share all videos and photos captured by your doorbell or camera, and you will be charged when you subscribe to a plan and after your trial ends. More information about video storage can be found here.

If you have a subscription to Ring Protect, you can share your videos and photos with anyone, including neighbors, friends, family and local law enforcement. A free 30-day Ring Protect Plus Trial is included with any Ring doorbell or camera purchase unless you are already subscribed to a Plus Plan at the same location of the new device.1 You can choose to subscribe to Ring Protect at any time to save, review and share all videos and photos captured by your doorbell or cameral, and you will be charged when you subscribe to a plan and after your trial ends.

Click here to learn more about Ring Protect.

Ring Protect is a comprehensive service that activates video recording and photo capture, saving and sharing for your Ring doorbell or camera, plus a few extra perks.

Click here to learn more about Ring Protect.

No. You can still use your doorbell or camera to watch over your home and answer the door from anywhere, even without a subscription to Ring Protect. Without Ring Protect, you’ll still receive real-time notifications when anyone comes to your door, and you can answer the notification to see, hear and speak to visitors in real time right from your mobile device.

However, without a subscription to Ring Protect, you won’t be able to review any videos that you missed in real time, and you won’t be able to save your videos or share them with anyone. Photos will not be captured. Click here to learn more about Ring Protect and to choose a plan that works for you.

1 Free trial is not applicable for locations with an existing Ring Protect Plus subscription.
2 Sold separately. A compatible smart lock must be set up in the Ring App to enable this functionality.
3 Terms and limitations apply. See Ring Protect Subscription Plans for more information, including video storage limits, extended warranties, and the 10% discount.
4 Free trial is not applicable for locations with an existing Ring Protect Plus subscription.
5 Requires integration with Key by Amazon.


فهرس

Black, Uyless. ATM Volume III Internetworking with ATM. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1999.

FitzGerald, Jerry, and Alan Dennis. Business Data Communications and Networking. الطبعة السادسة. New York: John Wiley & Sons, 1999.

“ A Guide to Network Topology. & # x201D Learn Networking 26 Jan 2008. Available from: http://www.learn-networking.com/network-design/a-guide-to-network-topology.

Horn, Keith. “ 10-Gbit Ethernet Is Ready, Along with Its Customers. & # x201D Electronic Design 23 Aug 2004, 18.

“ How Does a T1 Line Work? & # x201D HowStuffWorks.com 3 May 2000. Available from: http://www.computer.howstuffworks.com/question372.htm.

Layton, Julia, and Curt Franklin. “ How Bluetooth Works. & # x201D HowStuffWorks.com 28 June 2000. Available from: http://www.electronics.howstuffworks.com/bluetooth.htm.

Lunetta, Lawrence F. “ How Network Configuration Management Improves Compliance and Productivity. & # x201D Enterprise Systems 22 Jan 2008. Available from: http://www.esj.com/enterprise/article.aspx?EditorialsID=2975.

Marsh, David. “ Ethernet Keeps Pumping the Data. & # x201D EDN 14 Oct 2004, 63.

— — — . “ Power and Wireless Options Extend Ethernet's Reach. & # x201D EDN 11 November 2004, 67.

Panko, Raymond. Business Data Communications and Networking. الطبعة الثانية. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1999.

Pidgeon, Nick. “ How Ethernet Works. & # x201D HowStuffWorks.com 1 Apr 2000. Available from: http://www.computer.howstuffworks.com/ethernet.htm.

Stamper, David A. Business Data Communications. 5th إد. New York: Addison-Wesley, 1999.

Tyson, Jeff. “ How LAN Switches Work. & # x201D HowStuffWorks.com 24 Jan 2001. Available from: http://www.computer.howstuffworks.com/lan-switch.htm.

Vargo, J., and R. Hunt. Telecommunications in Business. Chicago: Irwin, 1996.