La red global de biodegradación aproximación desde la biología de sistemas y la biología sintética

• Autores: Almudena Trigo Lorenzo
• Directores de la Tesis: Alfonso Valencia Herrera (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2008
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Víctor de Lorenzo Prieto (presid.), Ricardo Amils Pibernat (secret.), Andrés Moya Simarro (voc.), Juan Antonio García Ranea (voc.), Florencio Pazos (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • Las actividades humanas producen una gran cantidad de compuestos, la mayoría de los cuales son perjudiciales para el medio ambiente. Las comunidades microbianas han desarrollado una capacidad natural de degradar estos compuestos recalcitrantes y de este manera limpiar áreas contaminadas. Basándose en este potencial, los seres humanos hemos intentado reparar los daños causados a nuestro entorno. Sin embargo los resultados no han sido tan buenos como los esperado, lo cual implica la necesidad de un mayor conocimiento de estos procesos de biodegradación. En un intento de comprender mejor estos procesos, en este trabajo de tesis primero he asociado las secuencias de las proteínas a un gran número de reacciones que forman parte de esta red de biodegradación. Esto me ha permitido el estudio de la topología, organización y evolución de la red global de biodegradación desde la perspectiva de la biología de sistemas. En segundo lugar he diseñado y modelado un sistema sintético de biorremediación de arsénico utilizando los principios de la biología sintética.

    Los resultados muestran que la red global de biodegradación es libre de escala y de pequeño mundo al igual que lo descrito para la red del Metabolismo Central. Sin embargo, a diferencia de esta última, la red de biodegradación no es jerárquica y presenta forma de embudo. Este análisis también revela un incremento de la complejidad y la promiscuidad de los complejos enzimáticos a medida que nos alejamos de la entrada al Metabolismo Central. También se observa un incremento en el número de homólogos con la misma especialidad en las zonas alejadas del Metabolismo Central. La cuantificación de los mecanismos de evolución en la red de biodegradación muestra que, al igual que en la red del Metabolismo Central, el modelo de mosaico es la principal fuerza, seguida del modelo de duplicación de rutas y en raras ocasiones el modelo de retro-evolución. Además, se ha visto que mientras en el modelo de mosaico y retro-evolución existe una mayor tendencia a presentar duplicación genética, el modelo de duplicación de rutas tiende a contar con mayor dualidad funcional. Finalmente, usando mi formación como Ingeniero de Telecomunicación y los conocimientos adquiridos en el campo de la biorremediación, he diseñado, modelado y simulado un circuito controlado por la concentración de arsénico el cual puede utilizarse como un potencial biorremediador de la contaminación por arsénico en el suelo.