Jerarquía de feedbacks en osciladores biológicos: impacto en la robustez de las oscilaciones

ALEJANDRA C. VENTURA; JUAN IGNACIO MARRONE; HERNÁN E. GRECCO

CABA

Otro; A Systems Approach To Biology; 2018

Centro Latinoamericano de Formación Interdisciplinaria

En una gran variedad de procesos celulares ocurren oscilaciones biológicas, y es de suma importancia entender la influencia de perturbaciones en la dinámica de estos sistemas. Un simple feedback negativo en proteínas interactuantes puede generar oscilaciones sostenidas. Sin embargo, muchos osciladores biológicos poseen también un feedback positivo. El trabajo de Ferrell y colaboradores (Tsai et al., 2008) muestra que es difícil ajustar la frecuencia de un oscilador de feedback negativo sin comprometer su amplitud, mientras que los que combinan feedbacks positivos y negativos (osciladores de ´relajación?) pueden lograr una frecuencia ampliamente sintonizable y amplitud casi constante. En el trabajo de Ferrell se estudian osciladores mediante curvas de amplitud vs. frecuencia, que presentan diferencias significativas según el tipo de oscilador. Y en un trabajo de Baum y colaboradores (Baum et al., 2016), se analiza la robustez de varios osciladores, al medir como cambian la amplitud y el período frente a perturbaciones de los parámetros. Se definen sensibilidades para la amplitud y el período, y se construyen gráficos de dispersión o ´nubes´ de sensibilidad, que muestran diferencias según los tipos de feedbacks involucrados. Kochanczyk y colaboradores (Kochanczyk et al., 2016) diseñaron un modelo computacional para explicar oscilaciones experimentales tipo pulso de la proteína ERK activa en una cascada MAPK. Estudiaron la jerarquía de los distintos feedbacks negativos, en función de su ubicación respecto al feedback positivo. La combinación de feedbacks da lugar a un oscilador de relajación, que verifica los experimentos, y abre la posibilidad de encontrar un oscilador de feedback negativo.En este trabajo se propuso encontrar en el modelo computacional, una ruta en el espacio de parámetros que lleve al sistema de un oscilador de relajación a uno de feedback negativo, para luego caracterizar el sistema a lo largo de la ruta, siguiendo los trabajos de Ferrell y Baum.