Comportamiento emergente en redes bioquímicas

PONCE DAWSON, SILVINA

Congreso; Reunion annual de la Sociedad de Biologia de Cordoba; 2009

Los gradientes intracelulares de concentración están involucrados en procesos claves tales como la división celular o la morfogénesis. Es de interés determinar qué procesos subyacen a la formación de dichos gradientes. A mediados del s XX el matemático Alan Turing propuso un mecanismo relativamente sencillo que permite la existencia de distribuciones no uniformes (es decir, gradientes) estables en sistemas que sólo contienen sustancias que reaccionan y difunden. Turing sugirió que un mecanismo de este tipo podía actuar durante los procesos de diferenciación celular en organismos vivos. Estos "patterns de Turing" fueron observados por primera vez experimentalmente hacia fines del s XX. La dificultad para encontrarlos radicó en el hecho de que requieren que haya sustancias que difundan a tasas muy distintas entre sí. En el experimento esta diferente tasa de transporte fue el resultado de la interacción de una de las sustancias involucradas con otros elementos más masivos que hacían más lenta su difusión. En esta charla discutiré sobre el modelado matemático y los patterns de Turing en general. Luego mostraré que un modelo de un paso de la glicólisis (el catalizado por la enzima PFK) tiene soluciones tipo pattern de Turing en las que las concentraciones de ATP y ADP se distribuyen de forma no uniforme con una longitud característica menor al tamaño típico de la célula para valores realistas de los parámetros biofísicos involucrados. Si bien en el modelo el ATP y el ADP difunden a la misma tasa, es la interacción diferencial del ADP con la PFK la que hace más lenta su difusión y permite la existencia del pattern.