Martes, 12 de Diciembre de 2017

Desarrollo y Regeneración

         Biofísica y Biología de Sistemas

 


Grupo-400

 


David Míguez

Ccompogrupo

CListado

 

Resumen de Investigación:

Nuestro laboratorio se enfoca en el estudio de la dinámica de sistemas biológicos combinando herramientas experimentales, computacionales y teóricas. Nuestros intereses científicos principales son:

  • Regulación de la diferenciación de células madre durante el desarrollo embrionario
    La maquinaria celular está dirigida por interacción de proteínas, genes y metabolitos que forman complejas redes de interacciones altamente interconectadas. De esta forma, los estímulos extracelulares inician cascadas de eventos biológicos que regulan la expresión de genes, la actividad de proteínas y finalmente la respuesta celular. En el laboratorio combinamos estudios in vivo e in silico para entender como la estructura de una cascada de señalización determina el papel de proteínas que regulan la diferenciación de neuronas. También estudiamos como se regula la correlación entre modo de divison y tasa de división. Para ello, usamos microscopía in toto combinada con herramientas teóricas y algoritmos desarrollados en el laboratorio para cuantificar el efecto de reguladores moleculares en el balance entre proliferación y diferenciación durante la neurogénesis de vertebrados.
  • Efecto de la dinámica no-lineal en cascadas de señalización y su impacto en tratamiento de enfermedades
    Los inhibidores moleculares muestran un potencial importante como tratamiento para enfermedades originadas por de-regulación de cascadas de señalización. Estos inhibidores son desarrollados basados en su especificidad y su afinidad con su proteína diana. Nosotros nos enfocamos en el hecho de que estas proteínas diana se encuentran inter-conectadas en redes no-lineales, y esto influencia enormemente la eficiencia de tratamientos farmacológicos. La existencia de de estos motivos no-lineales genera complejas curvas dosis-respuesta, perdidas de sensibilidad, o modulación de tratamientos periódicos, o efectos inesperados cuando se usan tratamientos combinando dos fármacos. Nuestros experimentos muestran que el efecto de inhibidores usados en tratamiento anticancer depende en gran medida de la arquitectura de la cascada de señalización, y que un estudio de estos efecto puede ayudar a diseñar mejores tratamientos farmacológicos.
  • Estocasticidad y efecto de perturbaciones en expresión genética
    Las redes biológicas controlan el comportamiento celular a nivel intracellular e inter-celular. Estas redes altamente conectadas necesitan funcionar en entornos cuyas condiciones fluctúan continuamente. Un mal funcionamiento de estas redes resulta en una mala interpretación de los estímulos externos, lo cual resulta comúnmente en un comportamiento celular erróneo. Esto nos plantea preguntas que intentamos responder en el laboratorio a diferentes niveles: ¿Cómo estas redes biológicas no-lineales integran y procesan información? ¿Cómo son capaces operar de forma robusta en condiciones de alto nivel de ruido y fluctuaciones? ¿Cuáles son los mecanismos a nivel de red que subyace esta adaptación a diferentes fuentes de ruido intrínseco y extrínseco?. Para explorar estas cuestiones usamos una aproximación de Biología Sintética, la cual nos permite analizar experimentalmente y computacionalmente la dinámica de las fluctuaciones en motivos de red.

 

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Figura 1: Secciones de tubo neural de G. Gallus a diferentes estadios de desarrollo.
Azul: dapi. Rojo: células diferenciadas. Verde: células progenitoras.