Ordenação em vértices de grafos de proteínas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rocha, Wagner Alan Aparecido da, 1993-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5882
Resumo: Orientadores: Carlile Campos Lavor, Ícaro Putinhon Caruso
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spelling Ordenação em vértices de grafos de proteínasA new vertex order for protein graphsGeometria de distânciasRessonância magnética nuclearProteinas - EstruturaDistance geometryNuclear magnetic resonanceProteins - StructureOrientadores: Carlile Campos Lavor, Ícaro Putinhon CarusoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação CientíficaResumo: Apresentando-se como uma nova face da geometria, desde sua criação até os dias atuais, a teoria de Geometria de Distâncias mostrou-se muito atrativa na modelagem de vários problemas inversos. Nesta tese, propomo-nos trabalhar com o problema inverso da conformação tridimensional de proteínas considerando um conjunto de restrições de distâncias entre seus átomos: um problema fundamental da área de geometria computacional para a determinação de estruturas biomoleculares. Este é um problema NP-difícil, conhecido na literatura como Problema de Geometria de Distâncias Moleculares (PGDM). Para que a modelagem deste problema seja condizente com a realidade, consideramos que as distâncias que definem o PGDM são provenientes de experimentos de Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Modelando este problema com um grafo simples, ponderado e não-direcionado, descrevemos uma ordenação nos vértices deste grafo que viabiliza a discretização do espaço de busca de soluções. Esta abordagem combinatória permite a utilização do algoritmo \textit{interval Branch \& Prune} (\textit{i}BP), que já é bem estabelecido da literatura. No entanto, a observação de relações geométricas definidas em alguns átomos relacionados a cadeia principal das proteínas nos possibilitou a proposta de um novo algoritmo, baseado na estratégia \textit{i}BP, para resolver o PGDM descrito por dados experimentais de RMN. Como método de análise da eficácia do algoritmo proposto, resultados de testes computacionais em instâncias geradas a partir de estruturas do \textit{Protein Data Bank} (PDB) nos mostram vantagens deste algoritmo sobre o \textit{i}BPAbstract: Presenting itself as a new face of geometry, from its creation to the present day, the theory of Distance Geometry proved to be very attractive in modeling several inverse problems. This thesis proposes to work with the inverse problem of protein three-dimensional structure conformation considering a set of distance constraints on the protein atoms: a fundamental problem in the computational geometry area for determining biomolecular structures. This inverse problem is an NP-hard problem known in the literature as Molecular Distance Geometry Problem (MDGP). For the modeling of this problem to be consistent with reality, we consider that the distances that define the MDGP come from Nuclear Magnetic Resonance (NMR) experiments. Modeling this problem with a simple, weighted, and undirected graph, we describe an ordering in the vertices of this graph that allows the discretization of the solution search space. This combinatorial approach enables the application of the interval Branch \& Prune (\textit{i}BP) algorithm, which is already well established in the literature. However, the observation of geometric relationships in some atoms related to the backbone of proteins allowed us to propose a new algorithm, based on the \textit{i}BP strategy, to solve the MDGP described by experimental NMR data. As a method of analyzing the effectiveness of the proposed algorithm, the results of computational tests on instances generated from Protein Data Bank (PDB) structures show us the advantages of this algorithm over \textit{i}BPDoutoradoMatemática AplicadaDoutor em Matemática AplicadaCAPES001CNPQ156812/2019-3[s.n.]Lavor, Carlile Campos, 1968-Caruso, Ícaro PutinhonGonçalves, Douglas SoaresPoldi, Kelly CristinaSalles Neto, Luiz Leduino deAlves, Rafael Santos de OliveiraUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Matemática, Estatística e Computação CientíficaPrograma de Pós-Graduação em Matemática AplicadaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASRocha, Wagner Alan Aparecido da, 1993-20222022-07-07T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (162 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/5882ROCHA, Wagner Alan Aparecido da. Ordenação em vértices de grafos de proteínas. 2022. 1 recurso online (162 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5882. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1251302Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-10-03T14:08:42Zoai::1251302Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2022-10-03T14:08:42Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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