Los modelos booleanos del operón lac: robustez dinámica y mejoras alternativas
Autores: Montalva-Medel, Marco; Ledger, Thomas; Ruz, Gonzalo A.; Goles, Eric
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Los modelos booleanos del operón lac: robustez dinámica y mejoras alternativas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Propuesto
Operón
Parámetros
Experimentos biológicos
Bistable
Modelos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
En Veliz-Cuba y Stigler 2011, se propusieron modelos booleanos para el operón capaces de reproducir el operón estando APAGADO, ENCENDIDO y en estado bistable para tres (bajo, medio y alto) y dos (bajo y alto) parámetros, representando los rangos de concentración de lactosa y glucosa, respectivamente. De estas 6 posibles combinaciones de parámetros, 5 producen resultados que coinciden con los experimentos biológicos de Ozbudak et al., 2004. En la restante, los modelos predicen que el operón está APAGADO mientras que los experimentos biológicos muestran un comportamiento bistable. En este artículo, primero exploramos la robustez de dos de estos modelos en cuanto a cuánto cambian sus atractores frente a cualquier programación de actualización determinista. Demostramos matemáticamente que, en casos donde no hay bistabilidad, toda la dinámica en ambos modelos carece de ciclos límite, mientras que, cuando aparece la bistabilidad, un modelo presenta el 30% de su dinámica con ciclos límite, mientras que el otro solo el 23%. En segundo lugar, proponemos dos mejoras alternativas que consisten en modificaciones biológicamente respaldadas; una en la que ambos modelos coinciden con Ozbudak et al., 2004 en las 6 combinaciones de parámetros y, la otra, en la que aumentamos el número de parámetros a 9, coincidiendo en todos estos casos con los experimentos biológicos de Ozbudak et al., 2004.
Descripción
En Veliz-Cuba y Stigler 2011, se propusieron modelos booleanos para el operón capaces de reproducir el operón estando APAGADO, ENCENDIDO y en estado bistable para tres (bajo, medio y alto) y dos (bajo y alto) parámetros, representando los rangos de concentración de lactosa y glucosa, respectivamente. De estas 6 posibles combinaciones de parámetros, 5 producen resultados que coinciden con los experimentos biológicos de Ozbudak et al., 2004. En la restante, los modelos predicen que el operón está APAGADO mientras que los experimentos biológicos muestran un comportamiento bistable. En este artículo, primero exploramos la robustez de dos de estos modelos en cuanto a cuánto cambian sus atractores frente a cualquier programación de actualización determinista. Demostramos matemáticamente que, en casos donde no hay bistabilidad, toda la dinámica en ambos modelos carece de ciclos límite, mientras que, cuando aparece la bistabilidad, un modelo presenta el 30% de su dinámica con ciclos límite, mientras que el otro solo el 23%. En segundo lugar, proponemos dos mejoras alternativas que consisten en modificaciones biológicamente respaldadas; una en la que ambos modelos coinciden con Ozbudak et al., 2004 en las 6 combinaciones de parámetros y, la otra, en la que aumentamos el número de parámetros a 9, coincidiendo en todos estos casos con los experimentos biológicos de Ozbudak et al., 2004.