Comparison of modeling options for the mRNA Life cycle

Abstract

ONTARE. REVISTA DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA This paper deals with the predictive modeling of cellular processes at the molecular level. We consider the first product of gene expression, the MRNA, and explore different options for the modeling of its life-cycle, from the simplest to the most accurate and complex. For each of the modeling scenarios involved, we implement and analyze a continuous-deterministic and a discrete-stochastic version of the model of MRNA life-cycle. We aim at comparing the representation capabilities of the different models and their implementations, determining which modeling options are the most appropriate ones at the time of matching the available experimental observations. The results of our study indicate that the simple modeling options, which disregard the regulation of gene transcription and MRNA degradation processes, may be inadequate to represent various biological phenomena, in particular those related to the periodic expressions of genes involved in cyclic behaviors.

ONTARE. REVISTA DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA Este artículo describe modelos predictivos de procesos celulares a nivel molecular. Se considera el primer producto de expresión genética, MRNA, y explora las diferentes opciones que existen para modelar su ciclo de vida, desde el más sencillo hasta el más complejo y exacto. Para cada uno de los escenarios involucrados, se implementó y analizó una versión determinante, continua, discreta y estocástica del modelo de ciclo de vida MRNA. El objetivo de este trabajo es comparar las capacidades de representación de los diferentes modelos y sus implementaciones para así determinar qué modelos resultan ser los más apropiados al explicar los resultados experimentales obtenidos. Los resultados demostraron que los modelos simples que no toman en cuenta la regulación de la transcripción genética y los procesos de degradación del MRNA pueden ser no apropiados para representar los diferentes fenómenos biológicos, particularmente aquellos relacionados con la periodicidad de los genes involucrados en sus comportamientos cíclicos.