La retroalimentación negativa es un mecanismo de control universal que permite que la salida de un sistema acelere su entrada. Si un motor se acelera, la retroalimentación negativa reduce su fuente de energía. Pero si el motor se desacelera, vuelve a abrir la fuente de energía, manteniendo la salida confiablemente estableEste es un ejemplo de una retroalimentación negativa que se puede encontrar en muchos sistemas. En biología, por ejemplo, los genes bajo retroalimentación reguladora negativa aumentan o disminuyen su expresión en respuesta a la disminución o aumento de las concentraciones del producto génico.
Sorprendentemente, para un sistema de control tan conocido, un nuevo informe que une las matemáticas con los experimentos de regulación de genes demuestra un nuevo papel para la retroalimentación negativa: actúa como un amortiguador para amortiguar el daño de las mutaciones. Como resultado, los genes están bajola retroalimentación negativa autorreguladora es más libre de mutar, posiblemente alimentando a una fuente para la evolución.
El trabajo aparece en Cartas de revisión física , una revista de física de primer nivel ". Este estudio define un proceso mediante el cual algunas mutaciones pueden fomentar la adaptación a largo plazo de un organismo y al mismo tiempo poner en riesgo su estado físico inmediato. Es gratificante ver cómo las matemáticas y la biología se unen para sugerir un nuevomecanismo relevante para la evolución ", dice el presidente de Cullen y el profesor Olivier Lichtarge, en cuyo laboratorio se realizó el trabajo, en colaboración con el profesor asociado Christophe Herman, ambos colegas en genética molecular y humana en el Baylor College of Medicine, en Houston.
Los autores principales del estudio, los doctores David Marciano y Rhonald Lua, también en Baylor, hicieron un seguimiento de su observación previa e inesperada de la tolerancia mutacional en el gen bacteriano LexA Cell Reports, 2014. Aquí, Lua primero construyó un conjunto deEcuaciones que predijeron el comportamiento de un bucle de retroalimentación reguladora negativa y Marciano comparó sus predicciones con los resultados experimentales, ya que cada uno de sus componentes se alteró sucesivamente. Según el modelo, descubrieron que la tolerancia mutacional y la sensibilidad a la retroalimentación están en gran parte acopladas.Las perturbaciones mantienen la función de un producto proteico mutado mejor que un circuito genético menos sensible. Esto se verificó en varios circuitos genéticos biológicos en E. coli , en un momento diseñó uno que mantuvo la función a pesar de las mutaciones genéticas normalmente incapacitantes.
"Esto es de particular importancia", señaló Marciano, "porque las mutaciones entregan la variación hereditaria sobre la que actúa la selección natural. Esto sugiere que la capacidad de las redes de genes para remodelar el paisaje mutacional de una proteína podría influir significativamente en el curso de la evolución".
El nuevo papel de los bucles de retroalimentación negativa también se puede aplicar al campo de la biología del cáncer. Hay muchas proteínas involucradas en el cáncer, como p53, cuya expresión está regulada por los bucles de retroalimentación negativa. "Los defectos en los mecanismos de retroalimentación negativa pueden mejorar las señalesque promueven la tumorigénesis ", dijo Marciano." La interrupción de los circuitos de retroalimentación negativa de p53 hace que las células cancerosas se vuelvan extremadamente sensibles a la radiación. Se están realizando múltiples ensayos clínicos para atacar a p53 o su ciclo de retroalimentación ".
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Materiales proporcionado por Baylor College of Medicine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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