Resumen
La metionina es un aminoácido esencial y su metabolismo es importante en procesos clave como la síntesis de proteínas y la metilación del ADN. Alteraciones en este ciclo están asociadas a patologías cardiovasculares, trastornos neurodegenerativos y defectos en el desarrollo embrionario. Debido a su complejidad y relevancia biológica, modelar su dinámica es crucial para comprender mejor cómo las alteraciones en el ciclo pueden afectar el equilibrio metabólico. En este trabajo se utiliza una red de Petri continua para representar dicho ciclo. Esta es una herramienta matemática muy útil para representar sistemas concurrentes, y se considera una herramienta eficaz para el modelado y simulación de sistemas biológicos. Los objetivos de este trabajo fueron modelar el ciclo de metionina y simular la dinámica de los metabolitos del ciclo ante variaciones en las tasas de entrada de metionina y folato, representando diferentes condiciones fisiológicas. Analizar el impacto de alteraciones enzimáticas, como las asociadas a mutaciones. Finalmente, evaluar la utilidad de las redes de Petri en sistemas biológicos frente a otras alternativas. Cada reacción enzimática fue representada utilizando ecuaciones de Michaelis-Menten, incorporando factores de inhibición. Para los parámetros cinéticos se tomaron valores de referencia de modelos previos basados en ecuaciones diferenciales. Para la construcción de la red, cada enzima y metabolito involucrado se representó con lugares. Para cada una de las reacciones, el ingreso y salida de metabolitos se usaron transiciones. Los tokens representaron la concentración de cada uno de los lugares del sistema. Se usaron diferentes arcos para representar correctamente las relaciones de activación o inhibición entre los metabolitos y las reacciones, como los arcos normales y los de prueba. El modelo y las simulaciones se realizaron con Snoopy. Obtenidos los resultados, se generaron gráficas con Python y Matplotlib para su correspondiente análisis. Los resultados fueron los siguientes: Se observó una relación proporcional entre el ingreso de metionina y las concentraciones de HCYS y SAH, mientras que la relación entre metionina y SAM mostraron un comportamiento logarítmico, que coincide con el observado en otros modelos. Se observó una relación lineal negativa entre el ingreso de folato y los niveles de HYCS. Sin embargo, el cambio se da en una escala menor a la esperada. La mutación del gen MAT1A, que codifica la enzima MAT, puede representarse con una disminución de la actividad enzimática, por lo que se optó por reducir el valor de Vmax un 25%. Se observó una disminución en la producción de SAM y acumulación de metionina libre. La red de Petri continua representó adecuadamente el ciclo de la metionina y permitió simular la dinámica de sus metabolitos frente a distintas condiciones fisiológicas. Esta herramienta mostró una ventaja comparada a otras alternativas con respecto a su clara representación gráfica, permitiendo seguir el flujo del sistema bajo diferentes estados iniciales y hacer que su manipulación sea más sencilla e intuitiva. Futuras mejoras incluirán la incorporación de rutas metabólicas relacionadas, una mayor precisión en los parámetros cinéticos e implementación de otras extensiones de Redes de Petri.