An exhaustive topological characterization of the gene regulatory networks capable of stationary pattern transformation via extracellular signaling

Resum

El desenvolupament és el procés mitjançant el qual es construeix, en cada generació, l'anatomia complexa dels organismes multicel·lulars, i constitueix un dels pocs processos naturals capaços de generar un grau tan alt de complexitat en un període de temps tant relativament curt. Des d'un punt de vista fenomenològic, el desenvolupament pot entendre's com una seqüència de transformacions d'un patró de desenvolupament (i.e., una distribució específica de cèl·lules i tipus cel·lulars al llarg de l'embrió) a un altre, que comença amb l'òvul fecundat i conclou amb l'individu adult plenament funcional. Tot i que hi ha nombrossos mecanismes interrelacionats responsables de la transformació de patrons durant el desenvolupament, en el nostre treball ens centrarem únicament en allò que la biologia del desenvolupament denomina mecanismes inductius; és a dir, només tindrem en consideració aquelles transformacions que ocorren com a resposta a senyals bioquímiques enviats d'una cèl·lula a una altra. En aquest sentit, la pregunta principal que volem abordar és: "quines xarxes de regulació gènica que governen la senyalització cel·lular (i.e., quines topologies de xarxes d'interacció activadora i inhibidora entre productes gènics) poden conduir a transformacions efectives de patró?". La nostra anàlisi teòrica i les simulacions numèriques, realitzades en el marc de les equacions de reacció-difusió, mostren que, independentment de l'immens nombre de xarxes gèniques que es puguin concebre (especialment quan la quantitat de productes gènics considerats és elevada), totes poden classificar-se en només tres classes fonamentals de xarxes capaces de produir transformacions de patró, així com en les seves combinacions. Les xarxes gèniques pertanyents a cadascuna d'aquestes tres classes comparteixen les mateixes propietats topològiques, exhiben dinàmiques de reacció-difusió similars i condueixen a patrons finals anàlegs.

Data del Ajut	3 de nov. 2025
Idioma original	Anglès
Institució adjudicatària	Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)
Supervisor	Isaac Salazar Ciudad (Director/a)