Information transmission through a nonlinear molecular signaling system
La capacitat dels éssers vius d'obtenir i processar informació és clau per adaptar-se i sobreviure en l'ambient que els envolta. Les cèl·lules, des de procariotes unicel·lulars fins a organismes multicel·lulars (eucariotes), capten informació de l'entorn mitjançant diversos mecanismes...
| Autor: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2019 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:213672 |
| Acesso em linha: | https://ddd.uab.cat/record/213672 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Informació Senyalització, Sistemes de |
| Resumo: | La capacitat dels éssers vius d'obtenir i processar informació és clau per adaptar-se i sobreviure en l'ambient que els envolta. Les cèl·lules, des de procariotes unicel·lulars fins a organismes multicel·lulars (eucariotes), capten informació de l'entorn mitjançant diversos mecanismes, entre ells a través de receptors de membrana, que fan de canal per a la informació entre l'exterior i l'interior de la cèl·lula. Per tant, aquestos receptors representen un canal de transmissió d'informació a través del qual la informació ambiental pot afectar el comportament cel·lular per adaptar-se a l'ambient. En aquesta tesi, hem estudiat la transmissió d'informació a través del sistema de receptors ErbB, una família de receptors involucrats en diferents comportaments cel·lulars, com per exemple la proliferació o la migració. Gràcies a l'estudi de malalties complexes -centrem-nos en el càncer- des d'una perspectiva molecular, s'han pogut identificar els receptors de la família ErbB com a factors que causen l'enfermetat: quan els receptors ErbB es troben sobreexpressats (produïts en excés), les cèl·lules deixen d'interpretar correctament la informació extracel·lular i proliferen descontroladament, formant tumors. Per tant, la desregulació dels receptors ErbB està molt lligada al que podriem anomenar malalties de la informació, és a dir, malalties causades per la pèrdua de la capacitat d'obtenir i interpretar informació extracel·lular. Per tal de quantificar la informació que es transmet a través del sistema ErbB, hem modelitzat matemàticament la dinàmica dels receptors a la membrana mitjançant sistemes d'equacions diferencials ordinàries. Els nostres models incorporen la dimerització (formació d'un complex de dos receptors) entre receptors de diferents tipus. Aquesta interacció és necessària per a l'activació dels receptors i introdueix una no linialitat al sistema. La dimerització i activació són els primers passos en la transducció d'informació a l'interior cel·lular, i vénen seguits de la interacció de proteïnes intracel·lulars amb els receptors actius, que hem modelitzat mitjançant models estocàstics (processos de Poisson). Gràcies a la modelització d'aquestos dos processos hem pogut obtenir una estimació de l'estat intracel·lular en termes probabilístics que ens permet aplicar eines de teoria de la informació per quantificar la transmissió d'informació entre l'exterior i l'interior cel·lular. Els nostres resultats mostren una disminució en la informació transmesa a través del receptors ErbB quan la quantitat de receptors a la membrana augmenta. Aquesta pèrdua de informació depén de la dinàmica entre receptors, així com de la interacció d'aquestos amb les proteïnes intracel·lulars. En particular, hem estudiat la interacció dels receptors actius amb diferents proteïnes intracel·lulars i hem observat que la tendència que es dóna en les proteïnes a interaccionar amb diferents llocs d'unió dels receptors amb afinitats similars es tradueix en un augment en la sinèrgia entre les diferents proteïnes en quant a la informació que detecten. La quantificació i anàlisi d'aquestes interaccions i de la transmissió de informació que en resulta és clau per entendre millor els processos de senyalització cel·lular i serà útil en el diseny d'estratègies per tractar les malaties de la informació. |
|---|