A dynamic Turing model of digit patterning : a Turing mechanism modulated by positional information underlies digit specification

Abstract

The specification of the vertebrate limb skeleton is a classical model to study pattern formation during development. Two different theories have been proposed to explain this process: the Turing mechanism and the Positional Information model. This thesis uses computational modeling to explores to which extent these two theories can be combined to explain digit patterning. The main result of this work is a computational model of digit patterning that suggests that a Turing mechanism modulated by Hox genes and Fgf-signaling underlies digit specification. By comparing simulations and experimental data we show that the Turing mechanism is implemented by Bmps, Sox9 and Wnts. The model shows that a combination of Positional Information and Turing can implement an extremely reliable patterning mechanism and suggests that Fgf-singling coordinates patterning and growthL'especificació de l'esquelet de las extremitats dels vertebrats és un model clàssic per estudiar la formació de patróns durant el desenvolupament. Dues diferents teories van propusarse per explicar aquest procés: el mecanisme de reacció-difusió de Turing i el model de Positional Information. Aquesta tesi utilitza modelos computacionals per explorar si aquestas dues teories es poden combinar per explicar el patron dels dits. El resultat principal és un model computacional que suggereix que un mecanisme de Turing modulat per Hox genes i Fgfs controla l'especificació dels dits. Comparant simulacions amb dades experimentals aconseguim demostrar que el mecanisme de Turing és implementat per Bmps, Sox9 i Wnts. A mes, el model mostra que una combinació de un mecanisme de Turing i Positional Information aconsegueix especificar al patró de manera extremadament fiable i suggereix que els Fgfs coordinen la formació del patró amb el creixement.Programa de doctorat en Biomedicina