Modelo MBrS - Comunicación Biológica a través de Redes Multi-Escala
Comunicación Biológica a través de Redes Multi-Escala
La complejidad de los sistemas biológicos dinámicos ofrece una visión crítica sobre el comportamiento y las propiedades del flujo y regulación de la información biológica. Las redes biológicas son inherentemente dinámicas e inestables; su capacidad para adaptarse a entradas internas y externas en constante cambio está definida y dictada por su robustez.
La robustez de la red se refiere a la idea de que las redes absorben entradas de su entorno, lo que induce numerosas acciones de respuesta regulatoria simultáneamente para mantener un estado de equilibrio dinámico. Un sistema se considera robusto si mantiene su función independientemente del estado o condición en que se encuentre.
Existen dos tipos principales de información biológica:
- Información de secuencia:
La información de secuencia está codificada por un código de nucleótidos de 4 dígitos en el ADN y determina las especificidades estructurales y funcionales de las proteínas y moléculas de ARN que constituyen las maquinarias moleculares. - Información de red reguladora que controla el comportamiento de las maquinarias moleculares:
La información de la red reguladora se revela en forma de interacciones específicas, interconectadas y predecibles entre diferentes proteínas, otras moléculas y elementos reguladores de ADN, que describen cómo se comportan las maquinarias moleculares en un estado celular determinado. En este sentido, la información de la red reguladora conecta diferentes niveles de estructura biológica, desde moléculas hasta células, de células a tejidos, y de tejidos a órganos y sistemas de órganos.Se hipotetiza que la enfermedad ocurre cuando los estresores acumulados superan las habilidades autorreguladoras que respaldan la robustez de las redes moleculares de los tejidos, causando disfunción en los tejidos y, a su vez, distorsionando el flujo de información molecular. Dado que los tejidos y órganos están interconectados en redes por dependencias funcionales, las distorsiones en el flujo de información pueden propagarse a través de la red, resultando gradualmente en la progresión de la enfermedad.
Los tejidos se consideran redes biológicas de moléculas y células que reaccionan a diversos estresores externos e internos mientras mantienen una coherencia molecular. La coherencia molecular en este contexto se describe como el comportamiento de las moléculas en un tejido en respuesta a las redes de moléculas en otros tejidos o en circulación sistémica.
Modelo causal lineal versus no-lineal
Los campos de la biología molecular y la medicina han considerado tradicionalmente la influencia y la causalidad entre entidades relevantes como ocurrencias de manera lineal. Este marco lineal, a menudo denominado perspectiva reduccionista, apoya un enfoque de molécula única y objetivo único, en el cual un componente biológico particular (por ejemplo, un receptor, un gen, etc.) se considera de manera individual y aislada al tratar enfermedades. Más recientemente, los avances tecnológicos modernos han permitido una comprensión más integral de la interconexión fundamental de los sistemas biológicos, lo que ha llevado a una re-conceptualización hacia un modelo no lineal y basado en sistemas de fisiología y fisiopatología. Esta visión integradora reconoce las interdependencias espaciales y temporales entre múltiples procesos moleculares y fisiológicos, afirmando que un enfoque médico más efectivo utiliza redes biológicas al tratar enfermedades.