C. De Las Morenas Mateos, R. Lahoz-Beltra. A

Application of Graph Theory and Automata Modeling for the Study of the Evolution of Metabolic Pathways with Glycolysis and Krebs Cycle as Case Studies.

Computation. 2023; 11(6):107.

DOI: https://doi.org/10.3390/computation11060107

RESUMEN

Hoy en día, la teoría de grafos representa una de las técnicas de modelización más importantes en biología. Una de las aplicaciones más importantes es el estudio de las redes metabólicas. Durante el metabolismo tiene lugar un conjunto de reacciones bioquímicas secuenciales que convierten una o varias moléculas en uno o varios productos finales. En una reacción bioquímica, la transformación de un metabolito en el siguiente requiere una clase de proteínas llamadas enzimas que se encargan de catalizar la reacción. Ya sea aplicando ecuaciones diferenciales o la teoría de autómatas, no es fácil explicar cómo pudo tener lugar la evolución de las redes metabólicas en los organismos vivos. Obviamente, en el pasado, el ensamblaje de las reacciones bioquímicas en una red metabólica dependía de la evolución independiente de las enzimas implicadas en las reacciones bioquímicas aisladas. En este trabajo se presenta un modelo de simulación en el que las enzimas se modelan como autómatas y su evolución se simula con un algoritmo genético. Este protocolo se aplica a la evolución de la glucólisis y el ciclo de Krebs, dos de las redes metabólicas más importantes para la supervivencia de los organismos. Los resultados obtenidos muestran cómo la evolución darwiniana es capaz de optimizar una red biológica, como es el caso de las redes metabólicas de la glucólisis y el Krebs.