INVESTIGADOR(ES) PRINCIPAL(ES):

Mauricio Alexander Alvarez Lopez

4 horas

CODIGO CIE

6-14-5

Horas

TIPO DE CONVOCATORIA

2014. Convocatoria 652. Programa De Intercambio De Investigadores Colombia-Francia

TIPO DE PROYECTO

Investigación Básica

OBJETIVO(S)

Objetivo General Desarrollar un modelo probabilístico espacio-temporal basado en ecuaciones en derivadas parciales para la descripción de la dinámica de regulación de la proteína Bicoid en la segmentación del cuerpo de la Drosophila Melanogaster. Objetivos Específicos 1. Desarrollar un modelo probabilístico basado en procesos Gaussianos, que incluya en su función de covarianza la información de la dinámica de regulación de la proteína Bicoid entregada por una ecuación diferencial en derivadas parciales. 2. Desarrollar un algoritmo de inferencia estadística para la estimación de los parámetros de interés de la ecuación diferencial en derivadas parciales que utiliza el modelo probabilístico (función de covarianza del proceso Gaussiano). 3. Validar el desempeño del modelo probabilístico desarrollado, en una red de regulación que incluya datos de expresión del morfógeno Bicoid.

RESUMEN

El problema de desarrollo embrionario es un ejemplo de uno de los retos más demandantes y necesarios que enfrenta el modelamiento matemático en el contexto biológico [1]. La Drosophila melanogaster se ha constituido como el modelo biológico por antonomasia para comprender las bases genéticas y moleculares del desarrollo embrionario [2], [3]. Desde la perspectiva molecular se cree que el desarrollo embrionario en la Drosophila está gobernado por un conjunto de moléculas llamadas morfógenos, las cuales se propagan espacialmente en la crisalida de la Drosophila estableciendo un gradiente de concentración a través del eje anterior-posterior [4], [5]. Estudios experimentales han mostrado la importancia del morfógeno Bicoid el cual se cree que es responsable por la morfogénesis en la crisalida en el terminal anterior y que el establecimiento de un gradiente de concentración de este morfógeno a lo largo del eje anterior posterior depende únicamente de una concentracion de ARNm localizado en el terminal anterior de la Drosophila. La importancia del estudio del morfógeno Bicoid radica en que se cree que es el responsable por la activación e inhibición de un grupo de genesconocidos como los genes de la red gap, responsables por la segmentación del embrión a través del eje anterior-posterior de la Drosophila. En el problema del desarrollo embrionario de la Drosophila melanogaster, se ha estudiado ampliamente la difusión de los morfógenos mediante el uso de novedosas técnicas experimentales, lo que ha permitido obtener un perfil espacio-temporal de niveles de expresión de estas proteínas responsables de la segmentación del embrión [3], [5]. La correcta cuantificación de los gradientes de concentración del morfógeno Bicoid y de sus activaciones e inhibiciones es un reto tendiente a elucidar de manera más clara el problema de la embriogénesis en la Drosophila melanogaster. En 1952, Turing [6] planteó que un mecanismo de difusión-reacción era el responsable por la diferenciación de concentraciones en la Drosophila [6]. Estudios posteriores han expandido sobre este modelo inicial, considerando esta visión como un mecanismo de formación de patrones espaciales [7]. En la literatura se han desarrollado diferentes modelos probabilísticos para la cuantificación de la expresión génica [8]. Particularmente en la Drosophila, estos modelos sólo han tenido en cuenta ecuaciones en derivadas ordinarias que rigen la dinámica de producto génico, por lo cual sólo han tenido en cuenta la variable temporal [9], o son aproximaciones espacio-temporales que discretizan la variable espacial [10]. Además, éstos modelos dependen de parámetros cuya estimación puede ser desafiante [17]. Este proyecto de investigación busca extender los modelos probabilísticos propuestos en [9], y [10] para tener en cuenta tanto la variable temporal continua como la variable espacial continua, con el objetivo de lograr una descripción más detallada de la dinámica de regulación de la proteína Bicoid.

ESTADO

Concluido

FECHA DE INICIO

13/11/2014

FECHA DE FINALIZACION

13/11/2017

PRODUCTOS

Acuerdo macro de entendimiento entre las Universidad Tecnológica de Pereira y la Ecole des Mines de St Etienne

Red de conocimiento especializado

beca completa de Doctorado para el Ingeniero Andrés Felipe López Lopera en la Ecole des Mines.

Doctorado

EN ELABORACIÓN: Physically inspired Gaussian processes for transcriptional regulation of Drosophila: two cases of study

Artículo publicado en Revista de divulgación

Estudiante de maestria raduado, en el marco del proyecto MODELOS PROBABILÍSTICOS ESPACIO-TEMPORALES BASADOS EN ECUACIONES EN DERIVADAS PARCIALES PARA LA DESCRIPCIÓN DE LA DINÁMICA DE REGULACIÓN DE LA PROTEÍNA BICOID EN LA SEGMENTACIÓN DEL CUERPO DE LA DROSOPHILA MELANOGASTER.

Maestría o Especialidad clínica

Formulación y presentación de proyectos de investigación

Cursos o talleres de extensión

Informe final Programa ECOS NORD

Consultorías cientifico-tecnológicas e informes técnicos finales

Probabilistic spatiotemporal models based on partial differential equiations for the description of the regulatory dynamics for the Bicoid protein in the Drosophila melanogaster body segmentation problem

Pasantías

¿Switched latent force models for reverse-engineering transcriptional regulation in gene expression data

Artículos en revista A1 ó A2

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