De cel als minicomputer
Hoe kunnen cellen de veelheid aan omgevingssignalen op een efficiënte en betrouwbare manier doorgeven? Onderzoekers van het FOM-instituut AMOLF hebben laten zien dat cellen - net als computers - kunnen multiplexen: ze kunnen meerdere signalen tegelijkertijd door één informatiepad sturen, zónder dat de signalen elkaar verstoren. De resultaten verschijnen morgen in het toonaangevende tijdschrift Physical Review Letters.
Signaaltransductie
Cellen moeten continu reageren op veranderingen in hun omgeving, zoals die in de temperatuur of het voedselaanbod. Dit betekent dat ze voortdurend allerlei signalen uit hun omgeving moeten doorgeven, van bijvoorbeeld het membraan naar de kern, om genen aan of juist uit te zetten. De communicatielijnen in de cel, de zogenaamde signaaltransductienetwerken, bestaan uit eiwitten die fysisch en chemisch met elkaar wisselwerken. Het maken van deze eiwitten kost veel energie. Daarom hebben cellen niet voor elk signaal een aparte communicatielijn, maar worden meerdere signalen vaak door een gezamenlijk signaaltransductienetwerk gestuurd.
Simulaties
Het was tot nu toe onduidelijk of een cel ook (zonder verstoringen) meerdere signalen tegelijkertijd door zo'n netwerk kan sturen. Prof.dr. Pieter Rein ten Wolde en zijn groep hebben nu met behulp van theoretische verklaringen en computersimulaties aangetoond dat dit inderdaad mogelijk is. Ze laten zien dat de eiwitten die de ingangssignalen vormen, gecodeerd kunnen worden in een component van het netwerk. Dit 'gemultiplexte' signaal wordt vervolgens via een aantal stappen weer gedecodeerd tot uitgangssignalen, die overeenkomen met de ingangssignalen. Biochemische signalen kunnen dus net als elektronische signalen multiplexen.
Referentie
Multiplexing Biochemical Signals, Wiet de Ronde, Filipe Tostevin, and Pieter Rein ten Wolde, Phys. Rev. Lett. 107, 048101 (2011)
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.107.048101
Meer informatie
Voor meer informatie over het onderzoek van Pieter Rein ten Wolde kunt u klikken op de onderstaande weblink:
http://fastfacts.nl/content/pieter-rein-ten-wolde-biochemische-netwerken