La inferencia de parámetros unicelulares revela la heterogeneidad cinética en la expresión génica de mamíferos...

Área de la Ciencia:

• Biología Molecular Biología Molecular
• Biología de Sistemas Biología de Sistemas.
• La biofísica es la biofísica.

Sus antecedentes:

• La expresión génica exhibe fluctuaciones naturales ("ruido") que afectan a procesos celulares cruciales como la diferenciación y la apoptosis.
• Los circuitos genéticos de retroalimentación negativa se emplean para mitigar el ruido de la expresión de un solo gen, pero su impacto cuantitativo en el ruido temporal y poblacional en los mamíferos sigue sin estar claro.

Objetivo del estudio:

• Caracterizar cuantitativamente el ruido de expresión génica a nivel temporal y poblacional en células de mamíferos.
• Para investigar cómo la transcripción de retroalimentación negativa modifica este ruido.
• Para comparar los perfiles de ruido entre los sistemas de retroalimentación y de expresión génica constitutiva.

Principales métodos:

• Desarrollo de un marco integral que combine imágenes de células vivas de matrices unicelulares (LISCA) con inferencia sin probabilidades.
• Caracterización de la expresión génica estocástica en la resolución de una sola célula y en el dominio del tiempo.
• Inferencia de parámetros de velocidad cinética para validar modelos híbridos estocásticos/deterministas.

Principales resultados:

• Se observaron diferencias significativas entre el ruido temporal (CVt) y el ruido a nivel de la población (CVp).
• Se demostró que la fuerza de retroalimentación negativa y la cooperatividad controlan cuantitativamente los niveles medios de proteínas y su variación.
• El estudio validó modelos predictivos para la relación entre el coeficiente de variación (CV) y el nivel medio de proteínas.

Conclusiones:

• La retroalimentación negativa transcripcional juega un papel crítico en la modulación del ruido de expresión génica a nivel temporal y poblacional.
• La fuerza de la retroalimentación y la cooperatividad son parámetros clave que dictan el rango de variaciones de proteínas dentro de una población y con el tiempo.
• El marco desarrollado proporciona una poderosa herramienta para diseccionar la dinámica de expresión génica estocástica en sistemas biológicos complejos.