Transmisión y análisis temporal de señales periódicas en rutas metabólicas

Abstract

Se estudia, desde un punto de vista teórico, la transmisión de oscilaciones de concentración de metabolitos a través de rutas metabólicas con cinéticas tipo Michaelis-Menten. En una primera aproximación se examinan los sistemas secuenciales y ramificados que convergen a un punto con dinámicas lineales. De aquí resultan expresiones analíticas de la relación entre las amplitudes de salida y entrada (amortiguamiento) y de los desfases de las velocidades de cada peso de reacción con el flujo de entrada y entre sí. Se muestra que a efectos de la transmisión de señales sinusoidales las enzimas michaelianas presentan aproximadamente un comportamiento lineal alrededor del fujo medio de entrada, con independencia de la amplitud de la onda. Por ello, es posible predecir las propiedades de dicha transmisión a partir de sus correspondientes sistemas lineales siempre que se conozcan las constantes de velocidad de primer orden efectivas. De la misma forma, se ha demostrado que los sistemas ramificados enzimáticos con enzimas cinéticamente diferentes (a efectos de la transmisión de las señales sinuosidales) se pueden reducir a rutas secuenciales para un conjunto dado de actividades enzimáticas. Además, se ha concluido que las enzimas que mejor transmitirán una señal oscilatoria sinusoidal, serán aquellas que trabajen a baja saturación e irreversiblemente. Por otra parte, con el objetivo de caracterizar temporalmente a los sistemas biológicos, se ha propuesto la definición de una magnitud llamada Tiempo Característico, Tc, que permiten el cálculo del tiempo promedio que tardan las transiciones que involucran dinámicas tipo nodo, foco y ciclo límite estables. Asimismo, a partir de esta nueva magnitud (Tc) se introduce una variable promedio que mide el tiempo que tardan las transiciones que impliquen, en el estado inicial o final o ambos, comportamientos oscilatorios. Finalmente, se ha propuesto un método de