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Cómo almacenan información los circuitos genéticos
Uno de los grandes enigmas de la biología celular es cómo se almacena, procesa y pasa la información de generación en generación a nivel bioquímico.
Con mucho, el mecanismo más famoso es la secuencia de nucleótidos en el ADN. Sin embargo, en los últimos años han surgido otros mecanismos de almacenamiento de datos, los denominados procesos epigenéticos, y su función está bajo un intenso debate. Por ejemplo, el patrón de grupos metilo adheridos al ADN parece ser un importante sistema de almacenamiento de datos, al igual que las modificaciones de las proteínas que controlan cómo se empaqueta el ADN.
Hoy, Georg Fritz de la Universidad de Colonia y algunos amigos propusieron una nueva idea. Dicen que una simple red de genes puede actuar como una memoria condicional, que almacena o ignora información cuando se le pide que lo haga. El circuito se comporta de manera similar a un pestillo de datos en un circuito electrónico, es decir, lee y almacena una señal de entrada solo cuando está condicionado para hacerlo por un comando de lectura, dice el grupo.
Este circuito de memoria es esencialmente una versión modificada del conocido interruptor de palanca genético que consta de dos genes que se reprimen mutuamente y puede existir en uno de dos estados. La diferencia es que este circuito está controlado por la concentración de otra proteína. A altas concentraciones, el circuito está preparado para almacenar datos en forma de otra proteína. A bajas concentraciones, el circuito ignora lo que está sucediendo. Eso le da una capa adicional de control sobre el simple interruptor de palanca.
Este es un diseño muy simple que tiene el potencial de realizar una lógica compleja. De hecho, Fritz y compañía continúan mostrando cómo estos interruptores pueden combinarse para hacer precisamente eso. Se trata de una lógica secuencial que depende fundamentalmente del historial de las señales de entrada (a diferencia de la lógica combinatoria que depende únicamente de las señales de entrada presentes).
Eso es potencialmente muy importante. La memoria condicional permitiría a las células manipular la información recopilada en diferentes condiciones en diferentes momentos, dicen Fritz y compañía. De hecho, exactamente este tipo de comportamiento se observa en ciertos tipos de células. Hemos visto un ejemplo de comportamiento celular aparentemente inteligente que tiene exactamente esta propiedad.
Fritz y compañía incluso llegan a determinar las propiedades que debería tener un circuito de memoria condicional. Debería poder responder a los cambios en el entorno en un período de tiempo de 30 minutos aproximadamente y, sin embargo, poder almacenar información sobre muchas generaciones de células.
Pero aquí está el problema: el trabajo de Fritz es completamente teórico y eso plantea una pregunta interesante e importante. ¿Existen realmente los circuitos de memoria condicional en redes genéticas reales? Nadie lo sabe.
Fácilmente podrían y un trabajo bastante sencillo debería revelar su presencia. Si no aparecen, también será interesante. Significará que la naturaleza ha encontrado algún defecto crucial en el diseño de este circuito o una mejor forma de almacenar información.
El tiempo empieza a buscar.
Ref: arxiv.org/abs/q-bio/0701011 : Diseño de la lógica de la transcripción secuencial: un circuito genético simple para la memoria condicional