Este proyecto apunta a caracterizar cómo impacta en la capacidad de cómputo de la célula, la heterogeneidad espacial de sus sistemas de transmisión de señales. El proyecto se construye sobre las siguientes preguntas motivadoras: ¿tienen, en forma general, los sistemas espacialmente particionados una mayor capacidad para procesar información en comparación a los sistemas espacialmente homogéneos?, ¿la organización espacial puede, de alguna manera, mejorar la fidelidad en la transmisión de información?.¿puede el simple intercambio de especies entre microdominios o compartimientos dar lugar a comportamientos emergentes, más complejos que los que ocurren en cada región?. Abordamos estas preguntas combinando modelado físico-matemático-computacional con técnicas avanzadas de bioimaging. Colaboradores en este proyecto: H Grecco (Departamento de Física, FCEyN, UBA) y JA Sepulchre (Institut de Physique de Nice, Francia).

Este proyecto se centra en el estudio de los mecanismos de respuesta de ciertas redes de señalización celular frente a estímulos oscilatorios. El proyecto se construye sobre tres preguntas motivadoras. La primera: ¿qué mecanismos dinámicos y bioquímicos hacen que un sistema de señalización celular pueda tener selectividad en frecuencia, es decir, responder solo a, u óptimamente a un cierto rango de frecuencias de entrada y filtrar el resto?. La segunda: ¿cómo los “targets” (los componentes bio-moleculares que son activados por la red de señalización en estudio) pueden modular este tipo de selectividad y eventualmente ser parte del mecanismo generador?. La tercera: ¿cuál es el rol fisiológico de esta selectividad?.  El objetivo general a largo plazo en el que se encuadra este plan es entender cómo patrones coherentes de actividad se generan en redes de señalización, cómo estas redes procesan información y realizan “cálculos”, y cómo todo esto depende de las propiedades dinámicas de los nodos participantes, de la conectividad y de la topología de red. Colaboradores en este proyecto: C Sánchez de la Vega y R Balderrama (Departamento de Matematica, FCEyN, UBA), H Rotstein (NJIT, USA), M Blaustein (IB3, FCEyN, UBA).

La memoria molecular se puede definir como una respuesta celular sostenida a un estímulo transitorio. En el contexto de señalización celular, se ha mostrado que es posible que un estímulo transitorio genere una respuesta sostenida a través de biestabilidad inducida por lazos de retroalimentación positiva (llamados feedbacks positivos). Estas conexiones hacen que el estímulo, aunque transitorio, produzca cambios “permanentes” en el estado del sistema, manteniendo entonces “memoria” de la señal o estímulo. Estos cambios implican irreversibilidad, también conocida como histéresis en física, dado que al remover el estímulo el sistema no vuelve al estado pre-estímulo. La asociación entre biestabilidad y memoria está establecida en la literatura en términos del comportamiento dinámico asintótico del sistema. Sin embargo, es posible encontrar situaciones en las que la actividad transitoria inducida por un estímulo permanece luego de que este se ha removido, y esta actividad post-estímulo permanece en escalas de tiempo relevantes, no necesariamente asintóticas, dando lugar a memorias de corto alcance. Importantemente, este comportamiento emergente puede surgir aún en la ausencia de feedacks explícitos. Este proyecto se centra en el estudio de los mecanismos capaces de dar lugar a respuesta molecular en redes de señalización celular. Colaboradores en este proyecto: S Miriuka y A Waisman (LIAN-FLENI), A Guberman (IQUIBICEN, FCEyN, UBA), A Colman Lerner (IFIByNE, CONICET-UBA).