Estructura y dinámica de las redes genéticas: identificación de circuitos de retroalimentación simple | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Biología de sistemas
Biología computacional
La genética

Sus antecedentes:

Las interacciones genéticas regulan los procesos celulares fundamentales como la diferenciación y el metabolismo.
Los estudios experimentales a menudo se combinan con modelos complejos para comprender estas interacciones.
El "problema inverso" tiene como objetivo inferir las interacciones génicas únicamente a partir de la dinámica del sistema observado.

Objetivo del estudio:

Ampliar los métodos existentes para analizar la dinámica de las redes genéticas.
Aplicar estos métodos a un modelo específico propuesto por Cummins y sus colegas.
Determinar las interacciones genéticas subyacentes a partir del comportamiento del sistema observado.

Principales métodos:

Análisis de ecuaciones diferenciales ordinarias como análogos continuos de las redes de conmutación booleana.
Clasificación de la dinámica basada en la estructura lógica.
Aplicación de técnicas para resolver el problema inverso de las redes genéticas.
Análisis de sistemas simples de retroalimentación negativa con diagramas de interacción cíclica y un número impar de enlaces inhibidores.
Deducción de la estructura de la red mediante el análisis de secuencias de máximos y mínimos a partir de datos de series temporales.
Discretización de la dinámica basada en la primera derivada para determinar los estados lógicos.
Evaluación de la dependencia de la tasa de cambio de cada variable en otras variables.

Principales resultados:

Para sistemas simples de retroalimentación negativa, la estructura de la red se puede deducir de los datos de las series temporales si se muestran con precisión.
Las secuencias de máximos y mínimos proporcionan un método para la determinación de la estructura.
La dinámica discretizadora basada en la primera derivada ofrece un enfoque alternativo.
El análisis de la dependencia de la tasa de cambio de una variable sobre otras es una técnica clave.

Conclusiones:

Los métodos desarrollados amplían efectivamente el análisis de la dinámica de las redes genéticas.
Las técnicas son aplicables a las ecuaciones de modelo para redes genéticas.
Los datos precisos de las series temporales y los métodos analíticos apropiados permiten la deducción de las redes de interacción génica.