Optimale snelheid en heterogeniteit van adaptie in fluctuerende omgevingen

Cellen moeten voortdurend reageren en zich aanpassen aan veranderingen, gebaseerd op signalen van de omgeving. Het meeste van deze reactie wordt bestuurd door de zogenoemde signaaltransductie cascade, moleculaire reactiepaden die een signaal vertalen naar de nodige reactie, wat vaak een verandering in de expressie van specifieke genen veroorzaakt. In dit project, zullen we de optimale snelheid en heterogeniteit van fenotypische adaptie onderzoeken in fluctuerende of andere types van stochastische omgevingen. We doen dit door evolutionaire modellen te ontwikkelen om de optimale reacties op de omgeving te bepalen voor twee modelsystemen: de reactie van gist op de wisselende beschikbaarheid van suiker (zoals het wisselen van glucose naar maltose en vice versa) en de reactie op goede en slechte groeicondities van E. coli, dat resulteert in de verandering van de normale groei van cellen naar een dormante antibiotica-tolerante persistente celstaat. Voor beide gevallen, bepalen we hoe heterogeen en hoe snel de cellen moeten veranderen tussen deze alternatieve fenotypische staten, aan de hand van de voorspelbaarheid van hun omgeving. We zullen zowel gebruik maken van evolutionaire systeembiologische modellen, waarbij de cel zijn fenotypische reactie is gebaseerd op een volledig genregulerend netwerk en de optimale parameters van dit genregulerend netwerk worden bepaald voor elke mogelijke omgeving, als ook van abstract adaptieve dynamische types van modellen.