Examinando por Autor "Wagemakers, A."
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Ítem Entraining synthetic genetic oscillators(Chaos., 2009) Wagemakers, A.; Buldú, J.M.; Sanjuán, M.A.F.; Luis, O. de; Izquierdo, A.We propose a new approach for synchronizing a population of synthetic genetic oscillators, which consists in the entrainment of a colony of repressilators by external modulation. We present a model where the repressilator dynamics is affected by periodic changes in temperature. We introduce an additional plasmid in the bacteria in order to correlate the temperature variations with the enhancement of the transcription rate of a certain gene. This can be done by introducing a promoter that is related to the heat shock response. This way, the expression of that gene results in a protein that enhances the overall oscillations. Numerical results show coherent oscillations of the population for a certain range of the external frequency, which is in turn related to the natural oscillation frequency of the modified repressilator. Finally we study the transient times related with the loss of synchronization and we discuss possible applications in biotechnology of large-scale production coupled to synchronization events induced by heat shock.Ítem Inducción por choque térmico en una población de osciladores genéticos: modelos y experimentos.(XXXII Bienal de Física de la Real Sociedad Española de Física., 2009-09) Luis, O. de; Izquierdo, A.; Wagemakers, A.; Buldú, J.M.; Coloma, A.; Sanjuán, M.A.F.En esta comunicación proponemos la respuesta celular al choque térmico como método para inducir oscilaciones sincronizadas en una población de osciladores genéticos conocidos como represiladores. Este tipo de oscilador, hospedado en la bacteria E. coli, presenta oscilaciones autónomas e independientes del ciclo celular y que son observables a nivel poblacional mediante la detección de emisión de fluorescencia por la proteína amarilla fluorescente (YFP) producida por el represilador. Las bacterias sometidas a un choque térmico de 50ºC y de una duración de entre 30 y 60 minutos muestran oscilaciones a nivel poblacional bajo las condiciones experimentales adecuadas. Entre los parámetros de control que hemos analizados se encuentran la temperatura de incubación y densidad del cultivo bacteriano, la duración del choque térmico y su temperatura. Por otro lado, hemos comparado este tipo de forzamiento con el inducido por IPTG, mostrando que el forzamiento térmico es mucho más eficaz que el químico. Con el fin de comprender la dinámica observada experimentalmente, hemos desarrollado un modelo matemático que describe la dinámica de una población de represiladores sometidos a forzamiento térmico. El modelo, inspirado en el propuesto originalmente por Elowitz y Leibler (2000) ha sido modificado para incluir los procesos de división celular y reflejar la influencia del crecimiento de la población en las oscilaciones globales. El modelo reproduce de manera satisfactoria los resultados obtenidos en el laboratorio donde el nivel de fluorescencia registrado mediante un escáner nos indica la dinámica oscilante de la población. En la Figura 1 mostramos un ejemplo de correspondencia entre experimentos y simulaciones numéricas. Las principales características dinámicas del sistema están recogidas en el modelo, es decir, las oscilaciones periódicas y el incremento de la fluorescencia debido al crecimiento celular.Ítem Sincronización en redes genéticas sintéticas.(XXXI Congreso de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular., 2008-09) Luis, O. de; Izquierdo, A.; Wagemakers, A.; Buldú, J.M.; Sanjuán, M.A.F.; Coloma, A.La modelización de redes génicas pretende analizar la dinámica temporal de las interacciones entre promotores génicos, factores reguladores de la transcripción y expresión génica resultante, permitiendo comprender la respuesta de la red génica a distintos estímulos externos. Utilizamos una variante de la red génica descrita por Elowitz y Leibler (Nature, 2000;403:335-8), denominada represilador. Consiste en un plásmido bacteriano conteniendo tres genes de regulación cerrada entre sí: el producto del gen 1 inhibe la expresión del gen 2, el producto del gen 2 la del gen 3, y el del gen 3 la del gen 1. El estado de represión de la red se detecta por expresión del marcador YFP, situado en un segundo plásmido y de expresión reprimida por el producto del 3er gen. Las variaciones de intensidad en la emisión fluorescente permiten deducir su dinámica temporal. En el primer represilador descrito se estudiaba la sincronización de dinámicas en bacterias individuales en respuesta a IPTG, añadido al medio para dersreprimir la transcripción del primer gen de la red. La sincronización obtenida es transmisible en la división celular, pero no perdurable: las oscilaciones individuales en breve vuelven a presentar frecuencias diferentes. Nuestro propósito es forzar la sincronización perdurable mediante choque térmico. Hemos estudiado la respuesta endógena al choque térmico en poblaciones de bacterias portadoras del represilador, comparativamente con su inducción mediante IPTG y sin inducción alguna, observando sincronización específica. Actualmente trabajamos en incorporar a la red un tercer plásmido con uno de los genes del represilador bajo control del promotor de la chaperona groE, proteína de la familia génica de las HSPs, para forzar sincronización robusta por choque térmico.