Biología Sintética y de Sistemas Actual
Acceso abierto

abstracto

Análisis cuantitativo de un modelo regulador del ciclo celular dinámico de Schizosaccharomyces pombe

Anbumathi P, Sharad Bhartiya y KV Venkatesh

El ciclo celular es el proceso central que regula el crecimiento y la división en todos los eucariotas. Según la condición ambiental detectada, la célula se encuentra en una fase de reposo G0 o continúa a través del proceso de división celular cíclica (G1->S->G2->M). Esta serie de eventos y las transiciones de fase irreversibles están gobernadas principalmente por las quinasas dependientes de ciclina (Cdks) altamente conservadas y sus reguladores positivos y negativos, lo que da como resultado una red altamente interconectada. La dinámica de la regulación del ciclo celular se debe a esta compleja red subyacente que gobierna este proceso. En los modelos in silico es el conjunto de parámetros el que refleja directamente las características del sistema. Las constantes de velocidad de síntesis representan indirectamente la fuente de complejidad. Por lo tanto, se utilizó un modelo desarrollado recientemente para la regulación del ciclo celular de la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe para investigar la influencia de la regulación del nivel de síntesis en el período general del ciclo celular. Se realizó una perturbación sistemática local y global de dieciséis constantes de velocidad de síntesis del modelo para estudiar la influencia del nivel de síntesis de estos reguladores en (i) la viabilidad, (ii) el período del ciclo celular y (iii) la robustez. Los resultados del análisis de sensibilidad indican que el tiempo del ciclo celular es robusto a la perturbación en la constante de velocidad de síntesis de los reguladores individuales, pero frágil a la perturbación simultánea de los múltiples reguladores. Además, se demuestra una perspectiva sobre el surgimiento de la robustez con respecto a múltiples capas de reguladores complejos sobre una red central frágil basada en un análisis sistemático de eliminación y adición de reguladores. Algunas de las predicciones clave que surgen de este estudio incluyen que (i) siete componentes reguladores Slp1, Cdc2, Cdc13, PP1, APC y Cdc25 junto con Mik1 o Wee1 son suficientes para impulsar la regulación del ciclo celular. Esto se puede verificar mediante el diseño de experimentos de biología sintética apropiados; (ii) cualquiera de las quinasas reguladoras de G2, Wee1 o Mik1, podría haber surgido a través de eventos de duplicación de cromosomas completos durante la evolución, lo que puede probarse experimentalmente para llegar a una prueba concluyente.