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Distinguen a mexicana con beca Miller de la Universidad de Berkeley

Publicado por @Shinji_Harper el sábado, 4 febrero 2012
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Oaxaca, México.- Elena Álvarez Buylla, académica del Instituto de Ecología (IE) de la UNAM, fue distinguida con la beca para investigadores visitantes que otorga el Instituto Miller para la Investigación Básica en Ciencia, de la Universidad de California en Berkeley.

Es la primera vez que la llamada Beca Miller se otorga a un integrante de la comunidad científica mexicana, una distinción que han recibido solamente dos latinoamericanos, además de siete premios Nobel y seis ganadores de la Medalla Fields.

El Instituto Miller (que honra el apellido de la familia que lo financia) promueve ciencia básica de alto nivel en el mundo, en colaboración con académicos de Berkeley. Cada año abre una convocatoria mundial para que investigadores de esa universidad propongan a colegas que tienen los méritos académicos para participar.

“Me propuso un grupo del Departamento de Biología Molecular de Plantas y Microorganismos, y del Departamento de Biología Integrativa, y conté con apoyos de colegas del Reino Unido y del Instituto Tecnológico de California (Caltech)”, comentó en entrevista la bióloga y doctora en Ciencias.

Con esa nominación se hizo una solicitud para la subvención, que Álvarez Buylla completó con una propuesta de estudio a desarrollar con Chelsea Spetch, del Departamento de Biología Molecular de Plantas y Microorganismos de Berkeley.

REDES DE REGULACIÓN GENÉTICA

La investigación que Álvarez Buylla desarrollará durante un año en la Universidad de California en Berkeley (aprovechando un año sabático en la UNAM) integra enfoques teóricos con novedosas técnicas de biología molecular para transformar especies vegetales que actualmente no son modelos experimentales, con el objetivo de analizar los mecanismos de desarrollo celular y su evolución.

“Combinaremos los sistemas experimentales que Chelsea Spetch tiene, con los que hemos montado en la UNAM; integraremos lo que hemos aprendido de la morfogénesis floral de una especie que es endémica de México, Lacandonia schismatica, que crece en la selva Lacandona con un arreglo floral único, y estudios hechos en la especie experimental modelo Arabidopsis thaliana”, detalló.

Líder mundial en el desarrollo de modelos de redes complejas de regulación genética para entender la diferenciación celular y la morfogénesis, ampliará un trabajo multidisciplinario que combina biología molecular, física, matemáticas y cómputo de alto rendimiento, desarrollado en el Centro de Ciencias de la Complejidad (C3) de esta casa de estudios.

“Se trata de analizar las redes que subyacen tras el desarrollo, el balance entre la diferenciación y la proliferación celular, que al romperse da lugar a malformaciones y patologías como el cáncer. Esas redes de regulación son también responsables de mantener a las células troncales (células madre)”, explicó.

Su investigación aborda aspectos fundamentales sobre cómo se regula la diferenciación celular y cómo ocurre la morfogénesis normal de un organismo, sea planta o animal.

“Estudiar estas cuestiones en animales y humanos es casi imposible, pero las plantas son sistemas experimentales útiles para entender aspectos genéricos de la regulación genética y molecular de la diferenciación celular y cómo se mantiene el balance entre la diferenciación y la proliferación durante la morfogénesis”, añadió.

MODELOS INTEGRATIVOS DINÁMICOS Y MAPEOS

Álvarez Buylla aborda su investigación mediante modelos integrativos dinámicos que se pueden validar experimentalmente con apoyo de otras disciplinas.

Con el cúmulo de datos que existen al respecto, las herramientas computacionales y matemáticas son fundamentales para integrar y entender la acción concertada de muchos genes interactuantes. Una vez que tenemos arquitecturas de interacciones basadas en datos experimentales, hacemos simulaciones o mapeos dinámicos para entender cómo se llega a las combinaciones de actividades genéticas que caracterizan a distintos tipos celulares.

“El eje de mi trabajo en Berkeley tiene que ver con seguir con el desarrollo de estas propuestas de análisis sistémico, integrativo, con una perspectiva de los sistemas complejos de la diferenciación celular y la morfogénesis, y a la vez, ponerlo a prueba en sistemas de estudio vegetales como Arabidopsis y Lacandonia, para entender cómo funcionan estos mecanismos a nivel molecular y cómo se han modificado a lo largo de la evolución”, precisó.

La científica se centra en plantear redes para sistemas experimentales modelo y, con ellas, mapear qué cambios genéticos pueden ser necesarios y/o suficientes para dar lugar a morfogénesis alteradas, como ocurre en el cáncer.

“Estos estudios en un contexto comparativo nos dan pistas también para entender la evolución fenotípica de los organismos”.

DE LO LINEAL A LO COMPLEJO

Muchos estudios anteriores para entender procesos celulares se centraron en la función de genes particulares o en cascadas de activación de los genes o proteínas con base en modelos lineales. Este tipo de análisis fueron instrumentales para generar muchos datos, pero ahora ya no es suficiente este enfoque, y Álvarez Buylla ensaya con uno de sistemas complejos, centrado en las redes genéticas.

“Antes pensábamos de manera reduccionista, mecanicista, y lineal, pero ahora sabemos que es en estas redes integradas en donde las interacciones son muy importantes, lo que da lugar a comportamientos emergentes a niveles de organización superior, como ocurre durante la diferenciación celular y la formación de los patrones celulares (morfogénesis), que son los objetos de nuestro estudio”, dijo.

Su trabajo se basa en proponer algoritmos matemáticos para modelar el mapeo dinámico de la expresión de los genes en redes relativamente pequeñas bien caracterizadas. Así, en vez de un gen, incluye grupos de 15 a más de 30 elementos.

“Aún son redes pequeñas si las comparamos con las que regulan el desarrollo, pero ya tienen comportamientos muy complejos y características como la robustez y la plasticidad que caracterizan a muchos procesos biológicos”, señaló.

MÓDULOS INTERCONECTADOS

Las redes genómicas están subdivididas en subredes o módulos internamente muy interconectados.

“A nivel dinámico tienen independencia del resto de los módulos. Los que hemos descrito son los que parecen conjuntar el número suficiente de nodos, genes, proteínas e interacciones para explicar los procesos de diferenciación celular bajo estudio, o de mantenimiento de las células troncales”, indicó.

Hasta ahora, Álvarez Buylla y sus colaboradores han descubierto módulos para la diferenciación celular con el uso de distintos sistemas como el desarrollo floral, el mantenimiento de las células troncales y la subdiferenciación de las células epidérmicas.

“Todavía hay mucho trabajo por hacer para entender cómo se ensamblan, cómo mantienen su funcionalidad, cuántos módulos redundantes son necesarios para dar comportamientos robustos y a la vez plásticos durante el desarrollo, y qué tipo de alteraciones son necesarias y suficientes para, por ejemplo, desorganizar los tejidos y que aparezcan tumoraciones,”, finalizó.

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