Assessment of microbial community interactions using different tools

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, Catarina Moreira
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/66153
Resumo: Dissertação de mestrado em Bioinformatics
id RCAP_05338fa4435ecf49f0d83a111b36cd7e
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/66153
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Assessment of microbial community interactions using different toolsMicrobial communitySystems biologyGenome-scale metabolic modelCommunity modellingEngenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasDissertação de mestrado em BioinformaticsMicrobial communities participate in many biological processes, directly affecting its surrounding environment. Thus, the study of a community’s behaviour and interactions among its members can be very useful in the biotechnology, environmental and human health fields. Nevertheless, decoding the metabolic exchanges between microorganisms and community dynamics remains a challenge. Computational modelling methods have gained interest as a way to unravel the interactions and behaviour. GSM models allow the prediction of an organism’s response to changes in genetic and environmental conditions. Thus, the extension of such method to a community level can help decode a community’s phenotype. In this work, different GSM models and current bioinformatics tools were used to model the metabolism of different microbial communities. The different tools’ performances were compared to assess which is currently the best method to perform an analysis on a community level. Distinct case studies regarding microbial communities for which its interactions were already known, were selected. To assess the tools’ performances, each tools output was compared to what was expected in theory. COBRA Toolbox's methods proved to be useful to build a community structure from individual GSM models, while pFBA and SteadyCom’s simulation methods can predict exchange between the organisms and the environment. Additionally, Dynamic Flux Balance Analysis (dFBA) approaches, such as DFBAlab and DyMMM, can successfully simulate metabolite and biomass variation over time. Nevertheless, these methods are more limited as they require specific organism information, which is not always available. Several GSM models are available for use. Nonetheless, their quality control has to gain attention as the simulations’ results are directly affected by the individual models accuracy to represent an organism’s metabolism. Thus, community model builders should carefully chose a GSM model, or combination of models before performing simulations.Comunidades microbianas participam em inúmeros processos biológicos, afetando diretamente o ambiente que as engloba. Assim, o estudo do comportamento de uma comunidade e interações entre os seus membros pode ser muito útil nas áreas da biotecnologia, ambiente e saúde. No entanto, descodificar as trocas entre microrganismos e a dinâmica de comunidades continua um desafio. Métodos de modelação computacional têm ganho interesse como forma de desvendar tais interações e comportamento de comunidades. Modelos metabólicos à escala genómica permitem prever a resposta de um certo organismo a mudanças genéticas e ambientais. Assim, a extensão de tal método ao nível de comunidade pode ajudar a prever o fenótipo de uma certa comunidade. No presente trabalho, diferentes modelos metabólicos à escala genómica e ferramentas bioinformáticas foram utilizados para modelar o metabolismo de diferentes comunidades microbianas, comparando o desempenho destas ferramentas para avaliar qual o melhor método para análise ao nível da comunidade. Casos de estudo distintos, relativos a comunidades para as quais se conhecem as interações, foram selecionados. Por fim, para aferir o desempenho das ferramentas, os respetivos resultados foram comparados ao teoricamente esperado. Os métodos da ferramenta COBRA Toolbox provaram ser úteis para construir a estrutura da comunidade, usando modelos metabólicos à escala genómica dos organismos individuais. Quanto a métodos de simulação, pFBA e SteadyCom são úteis para prever trocas entre os organismos e o ambiente que os envolve. Para além disso, abordagens dFBA, como DFBAlab e DyMMM, podem simular a variação da concentração de metabolitos e biomassa ao longo do tempo. No entanto, estes métodos apresentam limitações por requererem informação específica ao organismo, que nem sempre se encontra disponível. Vários modelos metabólicos à escala genómica estão disponibilizados. No entanto, o controlo na qualidade destes tem que ganhar atenção, visto que os resultados das simulações são diretamente afetados pela sua precisão na representação do metabolismo de um organismo e consequentemente, da comunidade. Assim, para construir um modelo de comunidades, é necessária uma seleção cuidadosa dos modelos individuais a usar, antes de serem feitas simulações.Dias, OscarZeidan, AhmadUniversidade do MinhoRibeiro, Catarina Moreira20202020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/66153eng202503062info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:28:59Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/66153Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:23:53.293434Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Assessment of microbial community interactions using different tools
title Assessment of microbial community interactions using different tools
spellingShingle Assessment of microbial community interactions using different tools
Ribeiro, Catarina Moreira
Microbial community
Systems biology
Genome-scale metabolic model
Community modelling
Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias
title_short Assessment of microbial community interactions using different tools
title_full Assessment of microbial community interactions using different tools
title_fullStr Assessment of microbial community interactions using different tools
title_full_unstemmed Assessment of microbial community interactions using different tools
title_sort Assessment of microbial community interactions using different tools
author Ribeiro, Catarina Moreira
author_facet Ribeiro, Catarina Moreira
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Dias, Oscar
Zeidan, Ahmad
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Ribeiro, Catarina Moreira
dc.subject.por.fl_str_mv Microbial community
Systems biology
Genome-scale metabolic model
Community modelling
Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias
topic Microbial community
Systems biology
Genome-scale metabolic model
Community modelling
Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias
description Dissertação de mestrado em Bioinformatics
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020
2020-01-01T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/1822/66153
url http://hdl.handle.net/1822/66153
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 202503062
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799132716109660160

Registros relacionados