Análisis de la propagación de ruido en redes genéticas retroalimentadas.
La expresión genética constituye un fenómeno estocástico, lo que implica la existencia de diferencias fenotípicas en poblaciones clonales, especialmente en procariotas, que pueden ser cuantificadas a través del ruido. A nivel molecular, el ruido asociado a un circuito genético puede depender fuertem...
- Autores:
-
Marmolejo Lozano, Juan David
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/55181
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/1992/55181
- Palabra clave:
- Propagación de ruido
Física
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- openAccess
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La expresión genética constituye un fenómeno estocástico, lo que implica la existencia de diferencias fenotípicas en poblaciones clonales, especialmente en procariotas, que pueden ser cuantificadas a través del ruido. A nivel molecular, el ruido asociado a un circuito genético puede depender fuertemente de su configuración, así como de otros aportes que pueden deberse a procesos celulares que no necesariamente están conectados de manera directa con la transcripción y la traducción. Predecir la forma en que se propaga el ruido es crucial para entender el comportamiento de las señales en redes naturales y para diseñar circuitos genéticos tolerantes a él. En este trabajo examinamos las afectaciones de tener dos genes que configuran redes transcripcionales con retroalimentación sobre la propagación de ruidos locales y las posibles implicaciones que tienen algunas configuraciones retroalimentadas sobre la dinámica de los outputs del circuito. Se encontró que los dos genes transmiten ruido sobre sí mismos de dos formas: una parte de forma directa y la otra de manera proporcional a un factor que podría asociarse a la ganancia del circuito. Adicionalmente, los ruidos en la expresión genética de ambos genes tienen términos vinculados a la propagación mutua de ruido, que también poseen un factor que podría ser la ganancia del circuito. Por otro lado, al realizar simulaciones estocásticas de la dinámica del circuito con retroalimentación negativa se encontró que el modelo analítico funciona bien para cooperatividades moderadas, si los otros parámetros permanecen constantes. Del mismo tipo de simulación se encontró que los circuitos negativamente retroalimentados pueden presentar oscilaciones que dependen de la cooperatividad y que los circuitos con retroalimentación positiva pueden presentar comportamientos biestables. |
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A nivel molecular, el ruido asociado a un circuito genético puede depender fuertemente de su configuración, así como de otros aportes que pueden deberse a procesos celulares que no necesariamente están conectados de manera directa con la transcripción y la traducción. Predecir la forma en que se propaga el ruido es crucial para entender el comportamiento de las señales en redes naturales y para diseñar circuitos genéticos tolerantes a él. En este trabajo examinamos las afectaciones de tener dos genes que configuran redes transcripcionales con retroalimentación sobre la propagación de ruidos locales y las posibles implicaciones que tienen algunas configuraciones retroalimentadas sobre la dinámica de los outputs del circuito. Se encontró que los dos genes transmiten ruido sobre sí mismos de dos formas: una parte de forma directa y la otra de manera proporcional a un factor que podría asociarse a la ganancia del circuito. Adicionalmente, los ruidos en la expresión genética de ambos genes tienen términos vinculados a la propagación mutua de ruido, que también poseen un factor que podría ser la ganancia del circuito. Por otro lado, al realizar simulaciones estocásticas de la dinámica del circuito con retroalimentación negativa se encontró que el modelo analítico funciona bien para cooperatividades moderadas, si los otros parámetros permanecen constantes. Del mismo tipo de simulación se encontró que los circuitos negativamente retroalimentados pueden presentar oscilaciones que dependen de la cooperatividad y que los circuitos con retroalimentación positiva pueden presentar comportamientos biestables.Genetic expression constitutes a stochastic phenomenon, which implies the existence of phenotypic differences in clonal populations, especially in prokaryotes, which can be quantified through noise. At the molecular level, the noise associated with a genetic circuit may strongly depend on its configuration, as well as on other contributions that may be due to cellular processes that are not necessarily directly connected with transcription and translation. Predicting the way noise propagates is crucial for understanding the behaviour of signals in natural networks and for designing gene-tolerant circuits. In this work we examine the effects of having two genes that configure transcriptional networks with feedback on the local noise propagation and the possible implications that some feedback configurations have on the dynamics of the circuit outputs. It was found that the two genes transmit noise on themselves in two ways: one part directly and the other part proportionally to a factor that could be associated with the circuit gain. Moreover, the noises in the genetic expression of both genes have terms related to the mutual propagation of noise, which also have a factor that could be the circuit gain. On the other hand, when performing stochastic simulations of the negative feedback circuit dynamics, it was found that the analytical model works for moderate cooperativities, if the other parameters remain constant. From the same type of simulation, it was found that negative feedback circuits can present cooperative dependent oscillations and that positive feedback circuits can present bistable behaviours.FísicoPregrado81 páginasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesFísicaFacultad de CienciasDepartamento de FísicaAnálisis de la propagación de ruido en redes genéticas retroalimentadas.Trabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TPPropagación de ruidoFísica201611388Publicationhttps://scholar.google.es/citations?user=x8-YWMsAAAAJvirtual::13764-10000-0002-1802-3337virtual::13764-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000001817virtual::13764-1a4c0056f-ab75-4234-9297-925380d7633avirtual::13764-1a4c0056f-ab75-4234-9297-925380d7633avirtual::13764-1ORIGINAL25535.pdfapplication/pdf2307843https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/2bdcf769-340a-4396-9408-0ea013eb5288/download7081cdbdbbeb01c5664ab7bec2e14193MD51THUMBNAIL25535.pdf.jpg25535.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7109https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/b66699b7-f63b-46c4-87ae-d443796d72b8/download3e5998c11664902cc490be330aa1fd46MD53TEXT25535.pdf.txt25535.pdf.txtExtracted texttext/plain141947https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/ed5f950a-69f6-48e5-906e-f4790aa27988/downloadc9154353c2a0dba2c4b2f026ee5a6b6bMD521992/55181oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/551812024-03-13 15:01:18.266http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/open.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co |