Ferramentas e serviços online para a análise da origem cladística de genes e vias metabólicas

• Autor(a) principal: Henrique Velloso Ferreira Melo
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B7UN89
• topic: Bioinformatica; Genes; Bioinformática

A origem dos genes sempre fascinou os cientistas, e a lista de mecanismos propostos para a origem de novos genes tem aumentado. A exploração desses mecanismos se beneficiaria muito da descrição de um cenário de aparecimento dos genes ao longo da evolução. Este trabalho cria ferramentas para descrição desse cenário e estima o surgimento de genes em larga escala, não dentro do tempo cronológico, mas em um contexto cladístico. As ferramentas produzidas e disponibilizadas online podem ser agrupadas em três produtos:(i) o conjunto de ferramentas e serviços BioTools Service, (ii) o website Genesis e (iii) a plataforma de Web services BOWS. BioTools Service é um suíte de scripts direcionados para processar dados de taxonomia e para inferência da origem gênica e é composto por quatrosubprodutos: TaxSimple, GetAllChildren, LCA e GeneOriginUEKO. TaxSimple planifica a os dados taxonômicos hierárquicos do NCBI com o intuito de facilitar as consultas taxonômicas. GetAllChildren é um serviço que retorna todos os nodos-folha da árvore da vidaque são descendentes de um clado. LCA (Lowest Common Ancestor) é um script que retorna o ancestral comum de dois ou mais nodos. GeneOriginUEKO é capaz de inferir a origem de genes a partir de grupos de ortólogos da base UEKO (versão enriquecida da base KEGGORTHOLOGY). Gráficos gerados com base nos resultados mostram um padrão ondulatório de emergência de genes humanos com picos em certos clados, como Euteleostomi e Eutheria. Verificou-se também que as vias metabólicas humanas vão ganhando elementos ao longo daevolução, como observado na via de sinalização JAK-STAT. Porém, foi constatado que eventos de transferência horizontal poderiam levar o LCA erroneamente em direção à raiz da árvore da vida. Para contornar essa questão, foi desenvolvido o algoritmo de LCA Múltiplo, o qual utiliza genomas completos para isolar as transferências horizontais e, assim, inferir múltiplas origens de um gene. O website Genesis, construído com base nesse algoritmo, provê interface gráfica para os principais resultados das análises de origem múltipla e também permite a realização de análises com dados customizados. Finalmente, foi criada a plataforma BOWS, um sistema que centraliza e provê acesso universal e seguro a ferramentas de bioinformática instaladas em clusters computacionais remotos. BOWS pode ser instalado em qualquer laboratório e já vem sendo usado com sucesso no Laboratório de Biodados da UFMG