Estrutura e função do motivo da rede de loop feed-forward

Sistemas engenharia são frequentemente construídos a partir de módulos de circuito recorrentes que executam funções-chave. Redes de transcrição que regulam as respostas de células vivas foram recentemente encontradas para obedecer a princípios semelhantes: elas contêm vários padrões bioquímicos de fiação, denominados motivos de rede, que se repetem ao longo da rede. Um desses motivos é o loop feed-forward (FFL). O FFL, um padrão de três genes, é composto por dois fatores de transcrição de entrada, um dos quais regula o outro, ambos regulando conjuntamente um gene-alvo. O FFL tem oito tipos estruturais possíveis, porque cada uma das três interações no FFL pode ser ativante ou repressora. Aqui, analisamos teoricamente as funções desses oito tipos estruturais. Descobrimos que quatro dos tipos de FFL, denominados FFLs incoerentes, atuam como aceleradores sensíveis a sinal: eles aceleram o tempo de resposta da expressão do gene-alvo após os passos de estímulo em uma direção (por exemplo, de off para on), mas não na outra direção (de on para off). Os outros quatro tipos, os FFLs coerentes, atuam como atrasos sensíveis a sinal. Descobrimos que alguns tipos de FFL aparecem em bancos de dados de redes de transcrição com muito mais frequência do que outros. Em alguns casos, os tipos raros de FFL têm funcionalidade reduzida (respondendo a apenas um de seus dois estímulos de entrada), o que pode explicar parcialmente por que são selecionados contra. Características adicionais, como geração de pulsos e cooperatividade, são discutidas. Este estudo define a função de um dos elementos de circuito recorrentes mais significativos nas redes de transcrição.