Revista de química física y biofísica
Acceso abierto

abstracto

Las vías de desarrollo celular siguen un principio de información extrema de Fisher

Robert A. Gatenby y B. Roy Frieden

Antecedentes: en un eucariota que se desarrolla normalmente, la información llega a la membrana celular en forma de un ligando que se une a un receptor de proteína. Esto inicia una cascada de eventos bioquímicos que hacen que una o más proteínas atraviesen posteriormente el citoplasma celular hasta el núcleo. Esto define un canal de comunicación. ¿Qué logra? Método: Los cruces de proteínas transfieren al núcleo la máxima información de Fisher sobre las coordenadas espaciales y temporales de los sitios de unión del ligando. Esta hipótesis implica un modelo celular de movimiento rápido de proteínas, en gran medida dirigido, dominado por la interacción de Coulomb con campos eléctricos intracelulares. Hace las siguientes predicciones: (1) Fuerzas de campo eléctrico intracelular muy altas, típicamente decenas de millones de voltios/metro (2) Un papel central para las cargas negativas añadidas a las proteínas por fosforilación, en la promoción de su movimiento dominado por la fuerza de Coulomb hacia el núcleo ; (3) El dominio de las rutas de proteínas que consisten en 1-4 proteínas, p. las vías RAF, RAS y MEK; (4) Una respuesta rápida predicha (2800 proteínas/ms) de las células a un traumatismo repentino, como heridas; (5) Un tamaño previsto de 4 nm (9) para la proteína EGFR. (6) Mecanismos lógicos en el núcleo para descomponer de manera óptima los valores del sitio de unión espacial y temporal de las proteínas mensajeras entrantes. Resultados: Las predicciones (1-5) están respaldadas por observaciones de laboratorio. Conclusiones: Los sistemas vivos logran estados establemente ordenados y complejos al mantener niveles extremos de información de Fisher. Los valores de orden alcanzados aumentan desde los cánceres hasta los procariotas, los eucariotas y los organismos multicelulares. En los eucariotas, esto fomenta tasas de flujo de proteínas máximamente altas en el núcleo que, a su vez, optimizan los mecanismos lógicos intranucleares conectados para procesar esta y otra información temporal y espacial.