Fluctuaciones, correlaciones y la estimación de concentraciones en células

SILVINA PONCE DAWSON

Conferencia; XIII Trefemac; 2015

La transmisión de información en células involucra, en muchos casos, detectar cambios en la concentración de distintas sustancias (ligandos). La transmisión resulta muy precisa a pesar de que estos cambios de concentración son "leídos" por moléculas individuales a partir de ligar la sustancia cuya concentración cambió. Esta precisión es particularmente notable durante el desarrollo embrionario donde la variación con la posición de la concentración de sustancias que actúan como morfógenos determina la diferenciación de las células que cumplirán distintos roles en el organismo adulto. La combinación de técnicas de manipulación genética y de nuevas microscopías está permitiendo observar el funcionamiento de moléculas individuales tanto in vitro como in vivo. Estas observaciones permiten adentrarse en el estudio de las fluctuaciones que caracterizan a los mecanismos que subyacen al funcionamiento celular. En el caso de embriones, muestran cómo, a pesar de las grandes fluctuaciones que caracterizan el comportamiento de molécula única, el resultado final es similar en todos los embriones analizados. En esta charla describiré los tiempos que caracterizan a las fluctuaciones en la concentración de moléculas en un ambiente, como el celular, donde los procesos que ocurren son reacciones químicas y difusión. Posteriormente mostraré cómo las concentraciones pueden ser "censadas" al ser ligadas por moléculas receptoras y cuáles son los tiempos típicos que le lleva a este censado estimar la concentración de los ligandos con una dada precisión. Basándome en este estudio analizaré dos situaciones observadas experimentalmente. Por un lado, analizaré cómo cambian los tiempos de correlación en la generación de producto a partir de una molécula única de enzima cuando se varía la concentración de sustrato. Por otro lado, estudiaré de qué modo la distribución espacial de la proteína Hunchback en embriones de mosca resulta precisa a pesar de las fluctuaciones en la producción individual de su mRNA, producción que depende de la proteína Bicoid la que actúa como morfógeno en el desarrollo embrionario temprano.