Un equip d’investigadors ha descobert un nou mecanisme per a la generació de polsos d’activitat de proteïnes, que permeten a les cèl·lules codificar i processar informació de forma similar a com fan els ordinadors i els sistemes de comunicacions digitals. L’estudi, liderat per Jordi Garcia-Ojalvo, director del Laboratori de Dinàmica de Sistemes Biològics de la UPF, ha estat publicat a la revista Cell Systems.

Els sistemes vius s’han d’adaptar als canvis del seu entorn, per exemple a variacions en nutrients o estrès, i per a això compten amb nombrosos circuits de gens i proteïnes que s’encarreguen de generar la resposta adequada en cada moment. Recentment s’ha descobert que aquestes respostes poden tenir la forma de polsos d’activació de proteïnes, sense una periodicitat clara però amb unes propietats estadístiques ben definides (com per exemple la mitjana del nombre de polsos per unitat de temps). Aquestes propietats depenen dels senyals externs que rep la cèl·lula, de la mateixa forma que un sistema digital emmagatzema informació.

L’estudi mostra que una realimentació negativa, que és molt habitual en les cèl·lules, és suficient per generar polsos.

En molts casos, el mecanisme molecular responsable de la generació d’aquests polsos no és conegut. En els casos que sí que ho és, s’ha atribuït a una combinació d’interaccions moleculars de realimentació negativa - en què un gen o una proteïna s’inhibeix a sí mateix - i positiva - en què el gen o la proteïna s’activen a si mateixos. L’estudi mostra, en paraules de Rosa Martinez-Corral, la primera autora de l’article, que “una realimentació negativa, que és molt habitual en les cèl·lules, és suficient per generar polsos”.

L’estudi obre la porta a una millor comprensió del funcionament cel·lular, que pot contribuir al disseny de noves aplicacions biotecnològiques en el camp de la biologia sintètica

“Per arribar a aquesta conclusió, hem analitzat models matemàtics d’interaccions de realimentació negativa i hem vist que per sí mateixos ja són suficients per a generar aquesta dinàmica”, diu Jordi Garcia-Ojalvo, catedràtic de Biologia de Sistemes del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (DCEXS). L’estudi permet explicar com es generen polsos en aquells casos en què no hi ha interaccions de realimentació positiva conegudes, la qual cosa és molt freqüent. “L’estudi obre la porta a una millor comprensió del funcionament cel·lular, que pot contribuir al disseny de noves aplicacions biotecnològiques en el camp de la biologia sintètica, o a entendre per què les cèl·lules no responen adequadament a senyals externs com en el cas del càncer”, conclou.