Caracterización fenomenológica de la propagación del ruido genético a través de cascadas transcripcionales cortas. (2024)
A pesar de ser un proceso esencial y vital para la vida misma, se ha descubierto que la expresión génica es intrínsecamente estocástica. En este contexto, el ruido genético, definido como la medida de dispersión de la señal de expresión, emerge a partir de la distribución de probabilidad del nivel de expresión de una proteína. Este fenómeno biológico puede originarse tanto en los mecanismos intrínsecos de expresión génica (ruido intrínseco) como en fluctuaciones externas en la célula (ruido global). En este estudio, se persigue caracterizar fenomenológicamente la propagación del ruido genético en un tipo específico de circuitos génicos: las cascadas transcripcionales. La investigación se limita al análisis de cascadas de longitud dos o tres, donde todos los genes comparten el mismo tipo de conexión (activadora o represora). Además, se explora el comportamiento de estas propagaciones al variar el coeficiente de Hill, que regula la cooperatividad de la conexión y, por ende, la linealidad de la función de Hill en toda la cascada. Con este propósito, se llevaron a cabo múltiples simulaciones estocásticas para diferentes niveles de expresión en estas cascadas. Se calculó el ruido de cada una y se propusieron varios modelos para capturar la tendencia de estos datos y predecir el ruido de un gen basándose en el ruido de los genes anteriores. Para encontrar los parámetros óptimos de estos modelos, se realizó una optimización exhaustiva de la semilla del ajuste y se aplicó un proceso de remuestreo mediante bootstrapping para evitar sesgos y garantizar la generalidad de los modelos. Como resultado, se obtuvieron ocho modelos que caracterizan la propagación del ruido intrínseco y global en cascadas activadoras y represoras de 2 o 3 genes, considerando diferentes coeficientes de Hill. Estos modelos exhibieron resultados altamente satisfactorios en términos de R^2 y complementan de manera valiosa los modelos analíticos encontrados en la literatura. Además, se observó que estos modelos analíticos solo son efectivos en una región limitada de parámetros. En general, estos modelos presentan desafíos que pueden atribuirse no solo a las aproximaciones matemáticas realizadas, sino también a los supuestos subyacentes y, por ende, a nuestra comprensión de la propagación del ruido genético