Inducción por choque térmico en una población de osciladores genéticos: modelos y experimentos.

Abstract

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.