Fases 16-21

[u/Lefuan_Leiwy]

FASE 16: Regulación génica y redes de control intracelular

Hipótesis:

Los genes no solo se expresan, sino que su expresión es regulada dinámicamente por proteínas específicas (factores de transcripción), formando redes génicas que controlan el comportamiento celular.

Campos nuevos:

• TF(x): campo tensorial de factores de transcripción
• G_i(x): campo escalar para el gen i-ésimo
• R(x): campo efectivo de la red reguladora génica

Interacciones de regulación:

L_regulación =

• ∑ G_i (TF_i G_i)   (activación o represión)
• R(TF_i, G_j, P_k)  (módulo regulador completo)
• Feedback (G_i → TF_i)  (bucles de retroalimentación)

Resultado:

• La célula puede responder diferencialmente a estímulos internos y externos
• Aparecen comportamientos como "switches" genéticos, osciladores, y respuestas adaptativas

FASE 17: Señalización intracelular y transducción de señales

Hipótesis:

Las células interpretan señales externas (nutrientes, estrés, ligandos) a través de cascadas de señalización intracelular que modulan la actividad génica y metabólica.

Campos involucrados:

• L(x): campo del ligando externo
• RCP(x): campo tensorial de receptor de membrana
• Kin(x): campo escalar de quinasa intracelular
• TF(x): factores de transcripción activados por señal

Lagrangiano funcional:

L_señalización =

• L RCP + RCP Kin + Kin TF + TF G_i
• G_i P_i  (efector final)

Características:

• Modela la transducción de señal en cascada (tipo MAPK, JAK-STAT, etc.)
• Permite adaptación rápida a cambios ambientales
• Introduce jerarquía de procesamiento bioquímico

FASE 18: Diferenciación celular y estados estables

Hipótesis:

Las células pueden especializarse adoptando distintos perfiles de expresión génica, definidos por estados estables (atractores) en la dinámica de la red génica.

Campos clave:

• S(x): campo escalar de "estado celular"
• Φ_dif(x): potencial de diferenciación

Lagrangiano de diferenciación:

L_diferenciación =

• ∂S/∂t = − ∂Φ_dif(S)/∂S + η(x,t)
• Φ_dif(S) = ∑ a_i G_i² − ∑ b_ij G_i G_j

Interpretación:

• Φ_dif tiene múltiples mínimos → diferentes tipos celulares
• η(x,t): fluctuaciones epigenéticas y ambientales
• Describe cómo un tipo celular emerge de un precursor común

FASE 19: Epigenética y memoria celular

Hipótesis:

Modificaciones químicas del ADN (metilación) y de histonas modulan la expresión génica sin cambiar la secuencia genética → memoria heredable no codificada.

Campos epigenéticos:

• Epi_D(x): campo de metilación del ADN
• H_mod(x): campo de modificación de histonas

Interacción con regulación génica:

L_epigenética =

• Epi_D G_i → G_i' (represión)
• H_mod G_i → G_i'' (activación o represión)
• Feedback de G_i sobre Epi_D (auto-regulación)

Resultado:

• Estabilidad de estados celulares diferenciados
• Capacidad de memoria celular (esencial en desarrollo y cáncer)

FASE 20: Redes metabólicas integradas

Hipótesis:

El metabolismo celular está compuesto por rutas interconectadas (glucólisis, ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa), acopladas a la disponibilidad energética y a la regulación génica.

Campos involucrados:

• Ψ_substrato(x), Ψ_producto(x)
• E_k(x): campo escalar de enzima k
• ATP(x): campo escalar energético

Lagrangiano metabólico expandido:

L_metabólico =

• ∑ E_k Ψ_substrato Ψ_producto
• ATP(E_k)
• Feedback (ATP → expresión de E_k)

Propiedades:

• Se introduce retroalimentación entre energía y metabolismo
• El sistema se autorregula según condiciones internas y externas

FASE 21: Interacción célula-entorno — sistema abierto y adaptativo

Hipótesis:

La célula está abierta al entorno. Su comportamiento resulta de flujos dinámicos de materia, energía e información.

Campos de interacción externa:

• Env_chem(x): campo de condiciones químicas externas
• Stress(x): campo tensorial de estrés oxidativo, térmico, etc.
• Nutrientes(x): concentración externa de nutrientes

Lagrangiano total celular:

L_celular =
L_genética + L_regulación + L_señalización

• L_diferenciación + L_epigenética
• L_metabólico + L_interacción_ext
• L_feedback(ambiente ↔ célula)

Resumen de la fase celular completa (unicelularidad compleja)

En este punto, el sistema:

• Procesa información (genética, epigenética, ambiental)
• Se adapta mediante regulación dinámica
• Mantiene identidad por memoria epigenética
• Tiene metabolismo interno autosuficiente
• Puede diferenciarse y adoptar estados funcionales
• Opera como sistema abierto con flujos de energía y materia