“Estas simulaciones son difíciles de realizarse y de interpretar porque muchos parámetros modelo no son ni pueden ser medidos experimental. Por otra parte, porque hay tan muchos componentes interconectados en la red, es difícil hacer predicciones confiables,” dijo a furgoneta Oudenaarden.

Alternativo, un sistema complejo se puede tratar como “caja negra,” donde usted no sabe cuál es interior el suceso pero puede imaginarlo analizando la respuesta de sistema a las entradas periódicas. Este acercamiento es ampliamente utilizado en las disciplinas de la ingeniería pero se ha aplicado raramente para analizar caminos biológicos. La técnica es mismo general y se podría utilizar para estudiar cualquier camino celular con las entradas mensurables y las salidas, van Oudenaarden dijeron.

“Usted no quiere abrir la caja, sino que usted quiere sacudirla un poco,” él dijo. “Comparar la respuesta cuando usted la sacude rápidamente a cuando usted la sacude lentamente revela la información importante sobre la cual las reacciones químicas en el camino dominan la respuesta.”

En el nuevo estudio, la “caja negra” es un camino que implica por lo menos 50 reacciones. Se activa el camino cuando las células de levadura se exponen a un cambio en la presión osmótica de su ambiente, por ejemplo, cuando la sal se agrega a sus medios del crecimiento.

Los investigadores controlaron las entradas (explosiones de la sal) y midieron salida (la actividad de la cinasa Hog1, una enzima con un papel fundamental en la levadura sal-tensiona respuesta).

Expusieron las células a las explosiones de la sal de la frecuencia diversa, después compararon esas entradas con la actividad resultante Hog1.

Usando esos datos y métodos estándar de la ingeniería de sistemas, subieron con dos ecuaciones diferenciales que describen los tres lazos de regeneración principales en el camino: una que toma medidas casi inmediatamente y es independiente de la cinasa Hog1, y dos regeneraciones (una rápida y una lenta) que son controladas por Hog1.

Las regeneraciones rápidas evitan que la célula de levadura shriveling para arriba mientras que el agua acomete fuera de la célula en el ambiente más salado. Eso es lograda aumentando la concentración celular de glicerol, un subproducto de muchas reacciones de la célula. La presencia de glicerol dentro de la célula balancea la sal adicional fuera de la célula así que el agua está no más bajo presión osmótica para dejar la célula.

En un futúro próximo, la concentración del glicerol es aumentada inmediatamente bloqueando la corriente constante del glicerol que sale normalmente la célula. En el lazo de regeneración de largo plazo, Hog1 entra al núcleo y activa un camino que induzca la transcripción de los genes que producen las enzimas que sintetizan más glicerol. Este proceso tarda por lo menos 15 minutos.

Durante los choques de la sal, la respuesta a corto plazo golpea con el pie adentro enseguida, pero las células también inician las respuestas de más largo plazo.

Otros autores del papel son Jerónimo Mettetal, recipiente reciente del MIT PhD; Valle Muzzey, estudiante de tercer ciclo en biofísica en Harvard; y Carlos Gómez-Uribe, estudiante de tercer ciclo en la división Harvard-MIT de ciencias y de tecnología de la salud.

La investigación fue financiada por el National Science Foundation y los institutos nacionales de la salud.

Escrito por Anne Trafton, oficina de las noticias de MIT