Aparición de oscilaciones autosostenidas en una ruta metabólica hipotética regulada por un bucle de retroalimentación positiva
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metabolic pathway
non-stationary dynamic
positive feedback loop
sustained oscillations
retroalimentación positiva
ruta metabólica
oscilaciones sostenidas
dinámicas no estacionarias
non-stationary dynamic
positive feedback loop
sustained oscillations
retroalimentación positiva
ruta metabólica
oscilaciones sostenidas
dinámicas no estacionarias
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Publisher
Instituto Tecnológico de Santo Domingo (INTEC)
Los comportamientos oscilatorios sostenidos pueden surgir tanto en sistemas químicos como biológicos, aunque con mayor frecuencia en estos últimos. En las vías metabólicas se han observado oscilaciones con períodos del orden de minutos a las que se atribuye importancia funcional. Esta ritmicidad bioquímica puede explicarse mediante la existencia de una enzima alostérica que es considerada el origen de la inestabilidad estructural del sistema, promoviendo su evolución hacia dinámicas no estacionarias como las oscilaciones sostenidas y el caos. Este artículo presenta un modelo cinético simple de una vía metabólica hipotética lineal de cuatro etapas y que consta de un bucle de retroalimentación positiva. El modelo permite la simulación de comportamientos periódicos con el objeto de poder analizar sus factores desencadenantes y mecanismos subyacentes. Las oscilaciones surgen debido a la retroalimentación positiva para un rango estrecho de valores del flujo de entrada. La amplitud de las oscilaciones en las concentraciones de metabolitos depende de la distancia al oscilador, el valor de las constantes cinéticas y el flujo de entrada. El sistema exhibe comportamientos más complejos cuando el flujo de entrada es oscilatorio.
Sustained oscillatory behaviors can emerge in both chemical and biological systems, although more frequently in the latter. In metabolic pathways, periodic oscillations to which functional importance is attributed to have been observed with periods of the order of minutes. This biochemical rhythmicity can be explained through the existence of an allosteric enzyme, which is considered the origin of the system's structural instability, promoting its evolution towards non-stationary dynamics such as sustained oscillations and chaos. This article presents a simple kinetic model of a hypothetical 4-step linear metabolic pathway with a positive feedback loop. The model allows the simulation of periodic behaviors for analyzing their triggering factors and underlying mechanisms. The oscillations arise due to the positive feedback for a narrow range of the inlet flux. The amplitude of the oscillations in metabolite concentrations depends on the oscillator’s distance, kinetic constants’ value, and the inlet flux. Under forced oscillatory inlet fluxes, more complex behaviors arise.
Sustained oscillatory behaviors can emerge in both chemical and biological systems, although more frequently in the latter. In metabolic pathways, periodic oscillations to which functional importance is attributed to have been observed with periods of the order of minutes. This biochemical rhythmicity can be explained through the existence of an allosteric enzyme, which is considered the origin of the system's structural instability, promoting its evolution towards non-stationary dynamics such as sustained oscillations and chaos. This article presents a simple kinetic model of a hypothetical 4-step linear metabolic pathway with a positive feedback loop. The model allows the simulation of periodic behaviors for analyzing their triggering factors and underlying mechanisms. The oscillations arise due to the positive feedback for a narrow range of the inlet flux. The amplitude of the oscillations in metabolite concentrations depends on the oscillator’s distance, kinetic constants’ value, and the inlet flux. Under forced oscillatory inlet fluxes, more complex behaviors arise.
Description
Type
info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
Source
Science, Engineering and Applications; Vol. 3 No. 2 (2020): Science, Engineering and Applications; 5-38
Ciencia, Ingenierías y Aplicaciones; Vol. 3 Núm. 2 (2020): Ciencia, Ingenierías y Aplicaciones; 5-38
2636-2171
2636-218X
10.22206/cyap.2020.v3i2
Ciencia, Ingenierías y Aplicaciones; Vol. 3 Núm. 2 (2020): Ciencia, Ingenierías y Aplicaciones; 5-38
2636-2171
2636-218X
10.22206/cyap.2020.v3i2