El ruido puede inducir la bimodalidad en bucles de retroalimentación transcripcional positiva sin bistabilidad

Área de la Ciencia:

• Biología Molecular Biología Molecular
• Biología de Sistemas Biología de Sistemas.
• Genética La genética.

Sus antecedentes:

• Los bucles de retroalimentación positiva de transcripción a menudo están vinculados a la bistabilidad celular, lo que permite el procesamiento de señales analógicas a digitales.
• La bistabilidad implica dos estados estables de expresión génica, cruciales para la toma de decisiones celulares.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos que impulsan la expresión génica bimodal en los sistemas de retroalimentación positiva transcripcional sintética.
• Para determinar si la unión cooperativa al factor de transcripción es necesaria para la bistabilidad en tales sistemas.

Principales métodos:

• Utilizó un circuito genético sintético en la levadura en ciernes.
• Empleó modelado determinista y análisis de fluctuaciones estocásticas.
• Centrado en promotores con múltiples sitios de unión al factor de transcripción (TF) y inestabilidad del TF.

Principales resultados:

• Demostró que la retroalimentación positiva con múltiples sitios de unión de TF puede inducir una respuesta bimodal de estado estacionario sin la cooperatividad de TF.
• Se demostró que los modelos deterministas no logran predecir este resultado bimodal.
• Se identificaron factores de transcripción inestables y fluctuaciones estocásticas como factores clave de la respuesta bimodal.

Conclusiones:

• La expresión génica bimodal puede surgir de ciclos de retroalimentación positiva independientes de la bistabilidad determinista.
• Múltiples sitios de unión de TF contribuyen a las fluctuaciones estocásticas necesarias para las respuestas bimodales.
• Los hallazgos desafían la suposición común de que los bucles de retroalimentación positiva implican intrínsecamente la bistabilidad determinista.