PPBIOTEC - Programa de Pós-graduação em Biotecnologia
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Item Otimização de periodicidades fracas em genomas utilizando transformadas de Fourier e algoritmos genéticos.(2013) Nunes, Míriam Celi de Souza; Weber, GeraldTransformadas de Fourier discretas e os seus espectros de potˆencia associados são utilizados em biologia molecular e na bioinformática para a detecção de periodicidades e regiões codificastes no DNA. Tipicamente, o genoma primeiramente é mapeado para uma série numérica, então é feita sua transformada de Fourier, que será monitorada em busca de periodicidades biologicamente relevantes. A detecção de uma determinada periodicidade é criticamente dependente da forma como o genoma foi convertido numa sequência numérica. Uma vez que existem inúmeras maneiras de se mapear uma sequência de DNA, periodicidades biologicamente importantes podem passar despercebidas. Aqui apresentamos um método que utiliza um algoritmo genético para otimizar o mapeamento numérico que maximizará um pico em dada frequência do espectro de potências de Fourier. Nós mostramos que o método tem a capacidade de detectar periodicidades fracas que são normalmente perdidas com esquemas de mapeamento tradicionais, e dessa forma, aumenta em muito a sensibilidade de técnicas baseadas na transformada de Fourier discreta. Para exemplificar o uso deste novo método, nós o aplicamos para encontrar as periodicidades de 3 e 10 nucleotídeos em trechos dos genomas do Plasmodium falciparum e Drosophila melanogaster, além de aplicá-lo também em sequências promotoras de Homo sapiens, que foram recentemente analisadas para a detecção do período de 10 nucleotídeos. Trabalhos anteriores publicaram afirmações conflitantes sobre a presença desta periodicidade em torno dos sítios de iniciação de transcrição (TSS) de promotores humanos. Nós mostramos que esta periodicidade está realmente presente nessas sequências e também que o nosso método é robusto e eficiente para descobrir periodicidades fracas em genomas.Item Estudos genômicos de flexibilidade e energia livre associados à distribuição de SNPs.(Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Oliveira, Luciana Márcia de; Weber, GeraldOs SNPs (single nucleotide polymorphism) são mutações resultantes de uma substituição, inserção ou deleção que ocorrem em uma única base. Tais substituições são perpetuadas quando ocorrem erros de pareamentos (mismatch) que não são corrigidos. Existem dois tipos de substituição: transição, quando há trocas entre purinas (A e G) ou entre pirimidinas (C e T), e transversão quando há a substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-versa. Nós acreditamos que a ocorrência e distribuição desses eventos evolutivos nos genomas ocorrem em função da pressão biológica seletiva mas por outro lado também podem estar relacionadas às características físicas da microrregião onde eles acontecem. Neste trabalho, nós avaliamos a influência da energia livre e da flexibilidade da microrregião genômica em função da distribuição de SNPs em um genoma de procarioto e oito genomas de eucariotos. Como as bases vizinhas tem um papel importante na ocorrência desses eventos, analisamos as perturbações locais que um mismatch promove na estrutura do DNA levando em consideração a composição das bases imediatamente adjacentes ao erro. Para tanto, recuperamos da base de dados dbSNP (release 132) as sequências depositadas de nove organismos as quais foram classificadas de acordo com a presença de transição ou transversão nos seus genomas. A metodologia descrita na literatura para o cálculo dos valores de energia livre e flexibilidade de dois pares de bases foi extrapolada para a avaliação dessas propriedades em uma microrregião composta por três pares de bases contendo um mismatch central. Nossos resultados indicam que para certos organismos, como por exemplo Apis Mellifera , existe uma correlação quase linear entre a ocorrência de SNPs e a energia livre. É também possível constatar que os SNPs ocorrem preferencialmente em regiões do DNA cujas faixas de valores de energia livre são altas. Por outro lado, nossos resultados também evidenciam que a flexibilidade de uma microrregião interfere na ocorrências dos SNPs, uma vez que a maioria desses eventos tendem a ocorrer em regiões mais rígidas quando comparadas às regiões de pareamentos canônicos do DNA. Finalizando, ao correlacionar a energia livre e as flexibilidades, observamos que para genomas como os de mamíferos as transições tendem a ocorrer mais frequentemente em microrregiões mais estáveis e rígidas da molécula ao passo que as transversões são frequentes em microrregiões menos estáveis, porém rígidas do DNA.