Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Abstract
Las vías de señalización celulares son las encargadas de transmitir la información sobreel estado del ambiente intra e extracelular. Con esta información, las células "tomandecisiones" que afectan su destino, tales como dividirse, arrestarse, diferenciarse, o morir. A su vez, es común que células genéticamente idénticas, expuestas al mismo ambientetomen decisiones diferentes. Así, el objetivo general de mi tesis doctoral es, mediante unenfoque de Biología de Sistemas, estudiar los mecanismos moleculares que median estastomas de decisión de destino celular y el origen de la variabilidad observada en esa tomade decisión. Para esto, utilizamos a la respuestas a la feromona sexual de la levadura S.cerevisiae como sistema modelo. Los destinos celulares pueden ser clasificados en distintos fenotipos morfológicos, quedependen de la dosis del estímulo. Sin embargo, encontramos que dichos fenotipos coexistenen concentraciones de feromona intermedia, mostrando así una gran variabilidaden la población. Las causas de esta variabilidad son múltiples y actúan simultáneamente:influye la posición del ciclo celular, el tipo celular (madre o hija), la capacidad de lascélulas de sintetizar más o menos proteínas en general, y su "historia". Seguidamente, nosenfocamos en un fenotipo complejo observado a concentraciones intermedias de feromona:primero se arresta el ciclo celular y se desarrolla una proyección de apareamiento, paraluego reentrar en el ciclo celular. Descubrimos que esta desensibilización está mediadapor una rama estimulatoria del ciclo celular (paralela a la clásica inhibitoria) que se activatardíamente y depende del factor de transcripción Kar4. Asimismo estudiamos lasconsecuencias que el desarrollo de este fenotipo tiene sobre la progenie. Utilizamos paraesto experimentos genéticos combinando con microscopía de epifluorescencia y confocal,modelado matemático.Signal transduction pathways register and transmit information about the intra- andextracellular environment. Using this information, cells "make decisions" that affect theirfate, leading to division, cell cycle arrest, differentiation or death. At the same time, it iscommonly found that genetically identical cells, exposed to the same conditions, behavedifferently. Therefore, the general goal of my thesis is to study the molecular mechanismsthat govern a cell-fate decision system, and the origin of the observed cell-to-cell variability. For this studies, we used the pheromone response pathway in yeast S. cerevisiae as a modelsystem. Cell fates may be classified in different morphological phenotypes, which depend on theconcentration of the stimulus. However, we found that at intermediate doses of pheromone,some of the phenotypes coexist, generating a large population variability. We found severalcauses of this variability, which act simultaneously: cell cycle position, cell type (mother ordaughter cell), the ability of cells to express genes into proteins, and the cell history. Subsequently,we focused our efforts in exploring a particular phenotype/behavior that occursat intermediate doses of pheromone: first, cells arrest the cell cycle and grow a matingprojection, and then, cells reenter into the cell cycle. We found that this desensitization ismediated by a pathway branch that stimulates the cell cycle (opperating in parallel withthe classic inhibitory branch) and that it requires the transcription factor Kar4. We thenstudied the consequences of this behavior on the progeny. We used genetic experimentscombining fluorescence and confocal microscopy with mathematical modeling.Fil: Grande, Alicia Viviana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
