Regulación génica

Simulaciones recomendadas

D1_1. Modelando circuitos biológicos

Los modelos de transcripción-traducción (TXTL) y secuestramiento molecular fueron solo dos ejemplos de la gran variedad de reacciones químicas que existen dentro de una célula. Para esta tarea, escriba las ecuaciones químicas, encuentre las ecuaciones de nullclines (de ser posible; caso contrario, mencionar por qué no se pudieron encontrar) y simule las trayectorias en el tiempo de uno de los siguientes modelos:

• Reacciones de esponja (o decoys): Imaginemos que tenemos un factor de transcripción ($Y$) que es producido a una tasa constante, y que inhibe la expresión de un gen reportero. ¿Qué ocurrirá con los niveles de expresión del gen reportero si agregamos otra secuencia de ADN que presenta un sitio de unión del factor de transcripción? Ver la Fig. A para más detalles.

• Degradación catalítica: Imaginemos un sustrato ($S$) que interactúa con una enzima ($E$) formando un complejo ($C$) que media la degradación del sustrato. Sin embargo, la enzima no se consume en la reacción y es capaz de 'reciclarse' a la reacción. Ver la Fig. B para más detalles.

• Factores de transcripción con alta cooperatividad: Imaginemos que tenemos un factor de transcripción que debe formar un homodímero (e.g., unirse a otra copia de sí mismo) para poder unirse a su sitio de unión en el promotor e inhibir su propia transcripción. Ver la Fig. C para más detalles.

• Ciclo de fosforilación y desfosforilación: Imaginemos que tenemos una proteína ($P$), una kinasa ($Y$) y una fosfatasa ($Z$), todas producidas a cierta tasa constante. La kinasa y la proteína interactúan para formar un complejo ($C_1$) que fosforila a la proteína (i.e., produce a la especie química $P^*$). De la misma forma, la fosfatasa y la proteína fosforilada interactúan para formar otro complejo ($C_2$) que desfosforila a la proteína (i.e., produce a la especie química $P$). Ver la Fig. D para más detalles.

• Competición por ribosomas: Imaginemos una reacción de secuestramiento molecular entre dos proteinas $Y$ y $Z$. Para que ocurra la traducción, los ARN mensajeros que codifican cada proteína deben unirse a un ribosoma ($R$), formando un complejo que produce las proteínas en cuestión. Ver Fig. E para más detalles.

• Promotor híbrido: Imaginemos un gen reportero cuya expresión está regulada por dos factores de transcripción que compiten por unirse al promotor. Uno de ellos es un activador transcripcional, mientras que el otro es un activador transcripcional. Recordar que si un factor de transcripción está unido a su sitio de unión, el otro no podrá unirse hasta que el primero se disocie. Ver Fig. F para más detalles.

Simulaciones opcionales

D1_2. Ejemplos de circuitos biológicos

Buscar ejemplos (2-3) de sistemas endógenos o sintéticos de alguna de las reacciones listadas en la tarea D1_1.

D1_3. Simulaciones estocásticas

Escribir la matriz de estequiometría, la matriz de probabilidades y realizar las simulaciones estocásticas correspondientes de una de las reacciones listadas en la tarea D1_1.

Nota: En la figura está resaltado de amarillo la especie química de interés.