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Title: Interação entre patógenos: abordagens computacionais na busca por padrões em genomas filogeneticamente distantes
Authors: Silva, Leonardo Figueirôa e
metadata.dc.contributor.authorLattes: http://lattes.cnpq.br/3580125507460293
metadata.dc.contributor.advisor: Melo, Jeane Cecília Bezerra de
metadata.dc.contributor.advisorLattes: http://lattes.cnpq.br/8499459630583005
metadata.dc.contributor.advisor-co: Freitas, Nara Suzy Aguiar de
metadata.dc.contributor.advisor-coLattes: http://lattes.cnpq.br/6891650997818766
Keywords: Biologia computacional;Ecologia;Padrão de redes de computadores
Issue Date: 2019
Citation: SILVA, Leonardo Figueirôa e. Interação entre patógenos: abordagens computacionais na busca por padrões em genomas filogeneticamente distantes. 2019. 52 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) - Departamento de Computação, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, 2019.
Abstract: Considered an emerging area, the study of Pathogen-Pathogen Interaction has received considerable attention over the recent years because of the health implications it poses to the human population. At the beginning of this research project, biologists from the Department of Bio-logy from the Federal Rural University of Pernambuco conducted an analysis on the genes and proteins of Human papillomavirus type 16 (HPV 16) contained in the National Center for Bi-otechnology Information (NCBI) sequences databases. The initial analysis resulted in similar alignments and in synteny with the genome of Chlamydia trachomatis. As these pathogens are phylogenetically distant, little is known about their history of interaction and evolution at the genetic level.The analysis of evolutionary events between phylogenetically distant genomes involves lo-o king for patterns that are not previously known in conserved regions of the genomes, taking in to account their specific characteristics. Considering the non availability of computational methods to deal with this problem and its specificities, the present research project intends to study current approaches to similar problems and to implement a heuristic using classical computational methods for motif fiding and specific biological knowledge in order to investigate possible evolutionary relationships and interactions between the speciesAlphapapilomavirus9andChlamydia trachomatis through the application of computational techniques and comparative genomics.The implementation of the heuristics involved gathering information about genome homogenization, codon usage, physiochemical properties of amino acids, and finding motifs com-mon to the sequences through exhaustive searching. Since the results obtained from the implementation of the heuristic were bulky, it was necessary to cluster them through a statistical method. The method chosen was correspondence analysis, which helps with data visualization and allows the view of relationships between the variables of the analysis and the results obtained. This clustering of the data gathered in the process provided clues that support the hypothesis initially raised by the biologists, allowing for the formulation of new interpretations as of how these organisms interact.
Description: Considerada uma área emergente, o estudo da Interação Entre Patógenos (PPI — Pathogen-Pathogen Interaction, em inglês) tem recebido considerável atenção devido às implicações de saúde que ela representa para a população humana. No início do desenvolvimento desta pesquisa, biólogos do Departamento de Biologia da Universidade Federal Rural de Pernambuco realizaram análises nos genes e proteínas do Papilomavírus humanotipo 16 (HPV 16) contido sem bancos de dados de sequências do NCBI —National Center for Biotechnology Information. Essas análises iniciais resultaram em alinhamentos similares e em sintenia com o genoma da Chlamydia trachomatis. Como esses patógenos estão distantes filogeneticamente, pouco se sabe sobre seu histórico de interação e evolução a nível genético. Portanto, uma pesquisa que avalie as similaridades entre os genomas desses organismos poderia contribuir para uma melhor compreensão do processo de interação entre eles, estabelecendo uma relação ecológicae de padrões evolutivos que podem contribuir para a magnitude da infeção causada por esses agentes.Analisar eventos evolutivos entre genomas filogeneticamente distantes envolve procurar por padrões que apriori não são conhecidos em regiões conservadas dos genomas, levando em consideração suas características específicas. Tendo em vista a não disponibilidade de métodos computacionais para tratar deste problema e suas especificidades, o presente trabalho se propôs realizar estudo sobre abordagens atuais para problemas deste tipo e a implementar uma heurística, utilizando métodos computacionais clássicos de busca por padrões em sequências e conhecimentos biológicos especificos, afim de investigar possíveis relações evolutivas e interações entre as espécies Alpha papilomavirus 9 e Chlamydia trachomatis através da aplicação detécnicas computacionais e genômica comparativa.A implementação da heurística envolveu gerar informações sobre homogeneização dos genomas, uso de códon, propriedades físico-químicas dos aminoácidos e descoberta demotifs comuns às sequências, através da busca exaustiva. Como os resultados resultados obtidos foram volumosos, eles foram agrupados utilizando o método estatístico de análise de correspondência para fins de uma melhor visualização das relações entre as diferentes variáveis de análise e os resultados. O agrupamento final trouxe indícios que suportam a hipótese inicialmente levantada pelos biólogos, dando margens para novas interpretações sobre como esses organismos serelacionam.
URI: https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/2326
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