Transición de percolación en la dinámica de liberación del calcio intracelular

NARA GUISONI; LUIS DIAMBRA

Malargüe, Mendonza

Simposio; 95a Reunión Nacional de Física; 2010

Asociación Física Argentina

El calcio participa como regulador en múltiples funciones celulares, como la plasticidad sináptica, la expresión génica y la muerte de las células. Para coordinar tal variedad de funciones el calcio necesita estar regulado tanto en el tiempo como en el espacio. Dentro de las células el calcio es liberado por canales, que se abren en forma estocástica, en respuesta al inositol y al propio calcio, generando un comportamiento no lineal. Los canales se organizan en aglomerados de algunas decenas de unidades en la membrana. La apertura de un aglomerado de canales de calcio en forma simultánea genera una liberación coordinada de calcio, conocida como puff. La comunicación entre aglomerados a través del calcio liberado lleva a la formación de ondas de calcio que pueden viajar por toda la célula. La existencia de una transición de percolación en los fenómenos de liberación del calcio celular fue discutida en diferentes trabajos teóricos en los últimos años, en general utilizando modelos simplificados. En el presente trabajo estudiamos la existencia de una transición de percolación en la formación de los puffs, a través de un modelo de reacción-difusión simulado en condiciones fisiológicas. En este sentido, combinamos un modelo estocástico que incorpora la cinética de los receptores de los canales de calcio, con un sistema de ecuaciones diferenciales que describe la difusión del calcio y su reacción con otras moléculas. El proceso de reacción-difusión es modelado en 3D con alta resolución espacio-temporal, lo que permite simular la génesis y la dinámica de un puff. Estudiamos la existencia de una transición de fases entre un régimen en el cual la liberación de calcio ocurre a través de un único evento coordinado (puff), y otro régimen de liberación a través de pequeños eventos locales y desincronizados. Caracterizamos la transición de fases entre estos dos regímenes y relacionamos con los resultados de la literatura.