Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1574_1.pdf: 7630907 bytes, checksum: 55b2338ac2fdb58a567454116b0ae7ad (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Estudos de genômica e proteômica sobre fatores de risco associados à desordens neurodegenerativas requerem urgentemente proposições de abordagens complementares para integrar a grande quantidade de dados gerados. Neste trabalho foi proposto uma metodologia que envolve ferramentas de Bioinformática, no qual estudos de microarrays de expressão foram usados como a única origem de genes candidatos, para revelar variações novas, a partir de seqüências públicas de Expressed site tags (ESTs). Foram selecionados nove genes, sete de um estudo de tecido do hipocampo área Cornu Ammonis (CA1) e dois do tecido do lóbulo parietal inferior (IPL) ambos de pacientes com Doença de Alzhiemer (DA), a maioria desses genes está envolvido com o sistema imune, escolhidos neste trabalho por fazer parte de um das linhas de pesquisa do grupo. O CLCbio Workbench Combined® versão 3.6.2. foi inicialmente usado para construção do banco de dados de ESTs e recuperação dos arquivos de RNAm respectivamente a partir do Golden path of University of California Santa Cruz (UCSC) e National Center for Biotechnology Information (NCBI), na etapa seguinte foram realizados múltiplos alinhamentos e o algoritmo usado foi o Smith-Waterman. Um total de 479 seqüências de ESTs foram selecionadas depois da aplicação de parâmetros apropriados de estringência utilizados para minimizar erros de alinhamentos. A anotação revelou várias classes de variações, a maioria delas sendo deleções (415), mas também foram observadas transições (253), transversões (52), mutações sinônimas (48), não sinônimas (400) e Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) em Untranslated Regiões (UTRs) (50). Deleções são frequentemente associadas as principais síndromes genéticas com características dismórficas. No entanto, vários recentes trabalhos mostram que microdeleções comuns podem ser associadas com desordens neuropsiquiátricas como esquizofrenia, autismo e retardo mental, detectas em várias etnias através de experimentos de sequenciamento. A validação virtual confirmou que algumas dessas variações identificadas foram previamente anotadas e confirmadas em amostras de DNA, demonstrando que esse método é uma maneira viável para detectar variações genéticas que merecem ser exploradas futuramente em estudos de associação de fatores genéticos de risco para a DA

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:55:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9616_1.pdf: 4035118 bytes, checksum: d82513d13688f07886dc1f207dbcfb13 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2012 / Os genes de resistência (R; Resistance) respondem pela primeira interação entre planta e patógeno, sendo responsáveis pela ativação ou não dos mecanismos de resistência em plantas, como o desencadear da resistência sistêmica adquirida (SAR; Systemic Acquired Resistance) e a ativação dos genes relacionados à patogenicidade (PR; Pathogenesis Related). Este trabalho analisou genes R e PR no transcriptoma da cana-de-açúcar, da soja e do feijão-caupi, geradas através de bibliotecas produzidas a partir de diferentes tecidos em várias fases de desenvolvimento. Após análise in silico foi possível a identificação de todas as classes de genes R em cana, soja e feijão-caupi, com destaque para a classe Sítio de Ligação de Nucleotídeo - Repetições Ricas em Leucina (NBS-LRR; Nucleotide Binding Site - Leucine Rich Repeats) nos três organismos. Quanto aos genes PR, a família mais representativa foi a PR-2 em soja e PR-9 em caupi. Em relação ao padrão de expressão, foram observados os genes R e PR em diferentes níveis em todos os tecidos analisados nas três espécies estudadas. Quando analisados através de alinhamentos múltiplos tanto os genes R quanto os PR apresentaram maior similaridade entre espécies pertencentes à mesma família, geralmente agrupando mono e dicotiledôneas em clados distintos, sugerindo que tenham surgido antes da separação entre essas classes; a distribuição e variação no número de cópias em cada espécie parecem ser atribuídas aos processos de duplicação e adaptação que ocorreram durante a evolução desses organismos. Os resultados do presente estudo colaboram com o desenvolvimento de marcadores moleculares para o melhoramento, visando o entendimento da abundância, diversidade e evolução destes genes, com ênfase das espécies estudadas, bem como para identificação dos genes R e PR em outras culturas de interesse econômico

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-08-22T13:09:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao_DiogoCavalcanti_BC.pdf: 3366342 bytes, checksum: 1cb002141032824ff8d879898ca1256e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T13:09:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao_DiogoCavalcanti_BC.pdf: 3366342 bytes, checksum: 1cb002141032824ff8d879898ca1256e (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / FACEPE / O aumento da produtividade agrícola é impactado negativamente por estresses bióticos e abióticos, que são os principais responsáveis pela drástica redução da produção do feijão-caupi (Vigna unguiculata). Para se defender dos estresses bióticos, os vegetais desenvolveram sofisticados mecanismos, incluindo o sistema de defesa pré-invasivo, localizado nas partes externas dos vegetais e impedindo a entrada do patógeno, e a imunidade inata, que reconhece estruturas fundamentais dos microorganismos e induz a produção de proteínas de combate aos patógenos. Dentre elas as defensinas, que inviabilizam o estabelecimento de agentes invasores. Por sua vez, o melão-de-são-caetano (Momordica charantia) dispõe de transcriptoma sequenciado e destaca-se pelo seu potencial antimicrobiano. A partir de análises in silico no transcriptoma dessa espécie foram selecionados cinco genes-candidatos da classe das defensinas. Destes, o gene McDef1 apresentou domínio conservado completo com predição de atividade antifúngica. A defensina McDef1 exibe regiões conservadas na maioria das defensinas de plantas incluindo oito cisteínas, uma serina na posição 8, um aminoácido aromático na posição 11 e resíduos de glicina nas posições 13 e 34. Após análise fenéticas a McDef1 foi agrupada com outras defensinas já descritas com atividades antifúngicas in vitro e/ou in vivo, o que reforça a predição revelada pelas análises in silico. Um vetor pAHASMCDEF1, portando o gene McDef1 e Atahas, que confere resistência ao herbicida Imazapyr, foi construído e utilizado para bombardear 880 embriões de feijão-caupi através da técnica de biobalística. Destes, sete plantas transformadas foram geradas, com eficiência de transformação semelhante àquela de trabalhos anteriores com feijão-caupi. As próximas etapas compreendem a multiplicação das plantas transformadas até a geração T3, após o que as mesmas serão inoculadas com fungos fitopatogênicos, os quais podem causar perdas de até 50% na produção em feijão-caupi. / Increased agricultural productivity is negatively impacted by biotic and abiotic stresses, that are responsibles for the drastic reduction in cowpea (Vigna unguiculata) production. To defend against biotic stresses, plants have developed sophisticated mechanisms including a pre-invasive defense system, located in the external parts of plants to prevent pathogenic entry, and the innate immunity, which recognizes fundamental structures of microorganisms and induces proteins production that avoid the pathogen establishment. Among them defensins, that prevent the establishment of invading agents. In turn, the bitter melon (Momordica charantia) disposes a sequenced transcriptome and stands out for its antimicrobial potential. After an in silico analysis of M. charantia transcriptome, five defensin gene candidates were selected. Of these, McDef1 gene exhibited a complete conserved domain with prediction of its antifungal activity. The McDef1 defensin displayed conserved regions similar to most plant defensins including eight cysteines, a serine at position 8, an aromatic amino acid at position 11 and glycine residues at positions 13 and 34. After phenetic analyzes, McDef1 was grouped with other defensins previously described with in vitro and/or in vivo antifungal activity, reinforcing the in silico prediction analysis. A pAHASMCDEF1 vector was constructed, bearing the McDef1 and Atahas gene, which confers resistance to the herbicide Imazapyr, being used for bombardment of 880 cowpea embryos by biolistic technique. Of these, seven transformed plants were generated, with transformation efficiency similar to previous reports for cowpea. The next steps include the multiplication of transformed plants up to the T3 generation, after which they will be inoculated with pathogenic fungi, which can cause losses of up to 50% in cowpea production.

Made available in DSpace on 2018-08-01T21:35:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_12056_Dissertação_Amanda Silva Coutinho.pdf: 1166104 bytes, checksum: f4756c682c195491abc65c33b3ce87fc (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / A osteogênese imperfeita (OI) é uma doença genética rara do tecido conjuntivo, causada por mutações em genes que participam, em geral, da formação óssea. A maioria dos pacientes é portadora de mutações nos genes que codificam o colágeno tipo 1, mas já foram descritas mutações em mais de 17 outros genes causando OI e ainda existe uma busca constante de novos genes na área cientifica. Entre as estratégias de diagnóstico molecular destaca-se a técnica de sequenciamento de nova geração (NGS), que pode sequenciar vários genes presentes em uma plataforma customizada, gerando uma grande quantidade de dados genômicos. Esses dados se tornam preciosas fontes de informação na busca de novos genes relacionados a doenças. O objetivo desta pesquisa foi realizar a busca de novos genes potencialmente causadores de OI por meio de recursos de bioinformática. Foram utilizadas estratégias de filtragem pelo programa Microsoft Office Excel 2013, bem como análises de predição de mutação. Como referência genômica foram utilizados os bancos de dados Ensembl e National Center for Biotechnology Information. Foram selecionados quatro pacientes diagnosticados clinicamente com OI que foram submetidos à técnica de NGS e apresentaram resultados normais para os genes conhecidos. Com o intuito de selecionar uma lista de genes candidatos na plataforma customizada de NGS que estivessem relacionados com os sintomas de OI, foi realizada uma busca de genes no banco de dados Ensembl envolvidos com as vias metabólicas de formação óssea, cartilaginosa ou de colágeno, que identificou 643 genes. A lista de genes candidatos foi comparada com os genes sequenciados dos pacientes, onde foram selecionados 70 genes em comum para análise. Foram realizadas filtragens in silico de forma a selecionar alterações raras na população, preditas como patogênicas e que efetivamente codifiquem uma proteína ou uma molécula de RNA funcional. Os resultados mostraram que o paciente P.1 é portador de uma mutação em heterozigose potencialmente patogênica no gene ALX1. O paciente P.2 apresentou apenas uma alteração no gene COL6A3 que foi predita como polimorfismo. O paciente P.3 apresentou mutações patogênicas em heterozigose nos genes ALPL e FKBP10. No paciente P.4 foram encontradas mutações patogênicas em heterozigose nos genes P3H1 e RYR1. Entre os cinco genes identificados, sabe-se que dois deles, FKBP10 e P3H1, estão relacionados com a OI de herança autossômica recessiva. Também já é descrito que mutações no gene ALPL causam sintomas clínicos semelhantes a OI, podendo confundir o diagnóstico. Assim, o presente estudo identificou dois genes, ALX1 e RYR1, potencialmente causadores de OI. O gene ALX1 tem um papel importante no desenvolvimento craniano e dos membros, pois atua na formação da cartilagem. Já o RYR1 codifica a rianodina, um importante receptor de cálcio nos osteoblastos. Estudos funcionais dos genes identificados são necessários para validar esta hipótese em pesquisas futuras. Os resultados deste trabalho sugerem que ferramentas de bioinformática podem direcionar a busca por novos genes relacionados a doenças genéticas. A caracterização de novas mutações em genes relacionados com OI auxilia no planejamento de estratégias mais eficientes que permitam o diagnóstico molecular da doença e o aconselhamento genético.

Orientadores: Eduardo Galembeck, Carmen Verissima Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-15T15:43:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Milani_Renato_M.pdf: 4434069 bytes, checksum: f6dd6ae86e6b3ac6b79f8c4b28828a91 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A atividade de proteínas quinases é responsável pela regulação de muitos processos biológicos através de cascatas de sinalização que levam a diferentes efeitos celulares. No entanto, a análise da reação de fosforilação reversível catalisada por estas enzimas e prejudicada pela complexidade inerente as interações entre proteínas neste sistema de sinalização. Consequentemente, o foco em uma única proteína quinase pode não ser suficiente para revelar completamente os mecanismos por trás dos fenótipos observados. Nesse sentido, em conjunto com outras técnicas de análise em larga-escala como chips de expressão de mRNA, arranjos de peptídios contendo substratos de proteínas quinases vem sendo cada vez mais utilizados por pesquisadores. No entanto, a falta de uniformidade na análise estatística desses chips tem sido um grande empecilho à obtenção de dados relevantes com o uso dessa técnica. Por conta disso, o objetivo desse trabalho foi desenvolver uma metodologia, chamada de PepMatrix, capaz de aplicar estatística básica de forma automatizada visando a seleção de replicações com baixa variabilidade e a obtenção da anotação das proteínas envolvidas nos eventos de fosforilação ocorridos no chip. Esse novo método foi aplicado em vários conjuntos de dados de diferentes experimentos biológicos e seus resultados revelaram atividades quinásicas significativamente alteradas, muitas das quais tiveram confirmação por Western blot. Alem disso, os resultados ressaltaram a importância da análise sistêmica dos eventos de sinalização celular em conjunto com uma análise crítica das replicações. O alto grau de uniformidade analítica obtido por esse método faz com que ele seja uma poderosa e confiável ferramenta na análise quinômica em larga-escala / Abstract: The activity of protein kinases governs many biological processes through signaling cascades that lead to distinct outputs, from homeostasis to disease. However, analysis of the reversible phosphorylation perpetrated by these enzymes is hindered by the inherent complexity of interactions in this signaling system. Consequently, focusing on a single kinase may not be enough to completely unfold the mechanisms behind observed phenomena. In this sense, together with other omics approaches like mRNA expression analysis, peptide arrays have shown increasing popularity, particularly ones containing kinase substrate sequences. The lack of uniformity in statistical analysis of these chips, though, has been a major issue for the field. In this paper, we propose PepMatrix, a fast and accurate method for selecting so called "reliable replicate spots" and automatically retrieving differential activity and annotation information about phosphorylation events identified in a peptide array of kinase substrates. Here, we present several cases where this new methodology was applied to biological datasets. We successfully identified putative up and down-regulated kinases, many of which were confirmed to have altered activity by Western blot. Moreover, the results emphasized the need for a true systems biology approach to the cellular signaling events alongside a critical replicate selection method. The high degree of analysis uniformity we achieved with this method provides a powerful and reliable addition for high-throughput kinome analysis / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Zanoni Dias, Guilherme Pimentel Telles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T01:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_BrunoMalveira_M.pdf: 1497265 bytes, checksum: 9127980450af9b4a7d8fe679c48f2310 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Metagenômica é o estudo genético de uma amostra ambiental, e permite a análise de organismos incultiváveis em laboratório. É uma área de estudo nova e possui muitos desafios computacionais, com poucas ferramentas dedicadas disponíveis. O objetivo deste trabalho é realizar um estudo metagenômico da diversidade de organismos microbianos de amostras da unidade de compostagem da Fundação Parque Zoológico de São Paulo, analisando e comparando os programas e métodos existentes. O estudo das comunidades microbianas que ali vivem é de grande importância para um melhor entendimento do papel biológico desses organismos. Dados simulados foram testados para validar os métodos utilizados com os dados reais e os resultados mostram que mesmo programas conhecidos são sensíveis aos bancos de dados de referência que utilizam / Abstract: Metagenomics is the genetic study of an environmental sample, and allows the analysis of non-culturable organisms. It is a new area of genetic study and has many computational challenges, with few dedicated tools available. The objective of this work is to realize a metagenomic study of the microbial diversity of samples from the composting unit of Fundação Parque Zoológico de São Paulo, analyzing and comparing existing programs and methods. The study of the microbial communities that live there is of great importance to a better understanding of the biological role of these organisms. Simulated data were tested to validate the methods we used with the real data and the results show that even well-known tools are biased by the reference databases it uses / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3640_1.pdf: 2846746 bytes, checksum: 12d8846693ee2e6836aa3225c67d3f81 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Estresses abióticos, como seca e salinidade, limitam severamente o crescimento, desenvolvimento e produtividade das plantas. Uma das estratégias que muitos vegetais utilizam, a fim de minimizar os danos causados por esses estresses aos processos metabólicos e fisiológicos, é a síntese de osmólitos compatíveis. Essas substâncias são trocadas pelo excesso de sais inorgânicos na célula, permitindo o ajustamento tanto da concentração interna de sais quanto do volume celular. Este trabalho objetivou identificar in silico candidatos aos genes que codificam osmoprotetores (trealose, glicina-betaína, mio-inositol, prolina e cisteína) nos transcriptomas de Eucalyptus spp., Saccharum spp. e Vigna spp. As análises revelaram a presença destes genes em todos os transcriptomas estudados; ao todo foram observados 51 ortólogos em eucalipto, 56 em cana e 73 em feijão-caupi. De um modo geral, com relação ao padrão de expressão foi percebido o envolvimento destes genes tanto no estresse biótico, quanto no abiótico, sendo mais abundantes os transcritos identificados nas bibliotecas de caule de mudas submetidas a déficit hídrico e plântulas cultivadas no escuro, no caso do eucalipto e em tecidos de calos (CL) submetidos a um ciclo de luz/escuro e estresse de temperatura no caso da cana-deaçúcar. Adicionalmente, no caupi, a partir da contagem direta dos transcritos, foi identificado que a maioria dos transcritos integrava a biblioteca em raiz de plantas sensíveis à salinidade após 2 horas de exposição ao estresse. Nos alinhamentos múltiplos gerados para a comparação das sequências de cada um desses genes entre diferentes organismos (desde bactérias até animais), percebe-se que a síntese de osmólitos compatíveis é uma característica que foi bastante conservada no curso da evolução. Nos dendrogramas gerados a partir dos dados supracitados, correspondendo ao esperado, observou-se a separação das espécies de acordo com a sua classe. Além disso, no que tange os vegetais, mono e dicotiledôneas foram agrupadas em clados distintos. Considerando que os organismos estudados apresentam grandes diferenças no metabolismo, fisiologia, hábito e ciclo de vida, os resultados sugerem que as mutações acumuladas, principalmente nas diferentes classes, são resultado da adaptação às pressões seletivas ambientais e estão, assim, relacionadas com a funcionalidade destes genes nos diferentes organismos. Assim, os resultados apontam para a conservação das principais vias de síntese de osmólitos compatíveis tanto em eucalipto, quanto em cana e feijão-caupi. Ademais, este estudo pode servir como modelo para a identificação de genes osmoprotetores em espécies relacionadas e apresenta grande potencial de aplicação ao melhoramento genético, com o desenvolvimento de culturas economicamente importantes mais adaptadas aos solos salinos e secos

Orientador: Adriano Bof de Oliveira / Resumo: Prescrições semanais de 2 a 5 mg kg-1 de cisplatina tem oferecido um avanço no tratamento de vários tipos de cânceres geniturinários, sendo as taxas de sobrevida ca. 98%. Contudo, os complexos de Pt(II) se mostram inespecíficos frente às células normais de rápida proliferação, o que limita a dose a ser administrada. Nesta tese de doutorado, foram preparados oito complexos de Pd(II) do tipo [PdCl2(L)PPh3]Cl (família 1 a 4) e [Pd(L)2] (família 5 a 8), onde PPh3 = trifenilfosfina e L = trans-cinamaldeído-N4-R-tiossemicarbazona (R = H, Metila, Etila e Fenila). Os compostos foram caracterizados através das técnicas espectroscópicas de infravermelho com transformada de Fourier, ressonância magnética nuclear de 1H, 13C e 31P. As formulas mínimas e purezas dos compostos foram determinadas através de microanálise CHN%. Dados de condutância molar em DMF exibiram o perfil de eletrólito 1:1 para 1-4, enquanto os complexos 5 a 6 foram não eletrólitos. Os complexos 2, 3 e 6 formaram cristais aptos aos experimentos de difração de raios X por monocristal e obtiveram suas estruturas cristalinas resolvidas. Com o intuito de selecionar compostos líderes, ensaios in vitro de citotoxicidade e efeitos hemolíticos foram conduzidos como sequência de triagem. As respectivas citotoxicidades para todos os compostos foram investigadas pelo método colorimétrico MTT e expressas como CI50, frente às culturas tumorais humanas MCF-7 (adenocarcinoma mamário) e A549 (carcinoma de pulmão). Além disso, os índice... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Weekly, prescriptions ranging at 2-5 mg kg-1 of cisplatin have offered an advance in the treatment of several genitourinary cancers, being survival rates ca. 98%. On the other hand, Pt(II) complexes are no selective in rapidly proliferating normal cells, which limits the dose to be administered. Herein, eight Pd (II) complexes of the type [PdCl2(L)PPh3]Cl (1-4) and [Pd(L)2] (5-8) were prepared (where, PPh3 = triphenylphosphine and L = trans-cinnamaldehyde-N4-R-thiosemicarbazone; R = H, Methyl, Ethyl and Phenyl). The compounds were characterized by using infrared and NMR 1H, 13C and 31P spectroscopic techniques. The minimum formula and purities of them were determined by using CHN% microanalysis. Molar conductivity data (at DMF) showed the electrolyte profile 1:1 to 1-4, while complexes 5-6 were non-electrolytes. Complexes 2, 3 and 6 formed suitable crystals for single-crystal X-ray diffraction experiments and their crystalline structures were solved. To select leading compounds, in vitro cytotoxicity and RBC hemolytic assays were performed out as a screening. For all compounds, the cytotoxicities were investigated by the MTT colourimetric method and expressed as IC50 in human tumour cultures MCF-7 (mammary adenocarcinoma) and A549 (lung carcinoma). Besides, selectivity index (IS) were estimated from the ratios between IC50 values against non-tumour cells MRC5 (lung fibroblast) and LLC-MK2 (Rhesus monkey kidney). Accordingly, three compounds were considered promising (L3, 3 an... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

The advances in high-throughput sequencing techniques and the technological development accompanying them have favoured the development and popularisation of a new range of genomic research disciplines, collectively known as the omics. These technologies are capable of simultaneously measuring thousands of molecules which are essential for life, including DNA, RNA, proteins, and metabolites. Historically, classical genomic research has followed a reductionist approach by studying the structure, regulation, and function of these biological units independently. However, despite being a powerful analytical tool, the reductionist method cannot explain many of the biological phenomena that take place in living systems. This is because these biological events are not represented by the sum of their components, rather, only the interacting dynamics of the different omics elements can explain their complexity. In recent years Systems Biology has established itself as a multidisciplinary area of research which tries to model the dynamic behaviour of biological systems by holistically studying the interactions between the different omics disciplines; it combines simultaneous measurements of different types of molecules and integrates multiple sources of information in order to identify changing components in a coordinated way and under controlled study conditions. Thus, Systems Biology is an interdisciplinary area that requires biologists, mathematicians, biochemists, and other researchers to work closely together, and in which computer sciences plays a fundamental role because of the volume and complexity of the data handled. This thesis addresses the problem of data management, integration, and analysis in multi-omics studies. More specifically, this research focused on two of the most characteristic computational challenges in Systems Biology: the development of integrated databases and the problem of integrative visualisation. Therefore, the first part of this work was devoted to designing and creating a bioinformatics resource for managing multi-omics experiments. The resulting platform, known as STATegra EMS, offers a complete set of tools that facilitate the storage and organisation of the large datasets generated during omics experiments, and also provides tools for data annotation in the later stages of processing and analysis of the information. The development of this platform required overcoming problems created by the heterogeneity, volume, and high variability of the data. Thus, as part of the solution to these problems, detailed metadata can be recorded within STATegra EMS, allowing dataset discrimination and successful data integration. To aid this process, the platform also offers a collaborative and easy-to-use web interface that combines modern web technologies and well-known community standards to represent the different components of the integrated experiments. The second part of this thesis examines the current situation and challenges in integrative data visualisation in multi-omic experiments, and presents the PaintOmics 3 web tool which was developed to address these issues. Since the capacity of the human brain for visual processing is highly evolved, integrative visualisation combined with data analysis techniques is probably one of the most powerful tools for interpreting and validating results in Systems Biology. PaintOmics 3 provides a comprehensive framework for performing biological function enrichment analyses in experiments with multiple conditions and data types; it combines powerful tools for integrative data visualisation on KEGG molecular-interaction diagrams, biological-process interaction-networks, and statistical analyses. Moreover, unlike similar tools, PaintOmics 3 is interactive and easy to use, and stands out for its flexibility and the variety of omics data types it accepts, which include epigenomics data based on genomic regions, proteomics data, and miRNA-study data. / Los avances en las técnicas de secuenciación y el abaratamiento tecnológico han favorecido el desarrollo y la popularización de una nueva gama de disciplinas de investigación genómica, conocidas como "ómicas". Estas tecnologías son capaces de realizar mediciones simultáneas de miles de moléculas esenciales para la vida, tales como el ADN, el ARN, las proteínas y los metabolitos. Históricamente, la investigación genómica clásica ha seguido un enfoque reduccionista al estudiar la estructura, regulación y función de estas moléculas de manera independiente. Sin embargo, el método reduccionista es incapaz de explicar muchos de los fenómenos biológicos que tienen lugar en un sistema vivo, sugiriendo que la esencia del sistema no puede explicarse simplemente mediante la enumeración de elementos que lo componen, sino que radica en la dinámica de los procesos biológicos que entre ellos acontecen. La Biología de Sistemas se ha establecido en los últimos años como el área de investigación multidisciplinaria que trata de modelar el comportamiento dinámico de los sistemas biológicos a través del estudio holístico de las interacciones entre sus partes, combinando mediciones simultáneas de diferentes tipos de moléculas e integrando múltiples fuentes de información para identificar aquellos componentes que cambian de manera coordinada en las condiciones estudiadas. La BS es un área interdisciplinar que requiere que biólogos, matemáticos, bioquímicos y otros investigadores trabajen en estrecha colaboración, y en la que la informática tiene un papel fundamental dado el volumen y la complejidad de los datos. Esta tesis aborda el problema de la gestión, integración y análisis de los datos en estudios multi-ómicos. Más específicamente, la investigación se ha centrado en dos de los retos computacionales más característicos de la BS: el desarrollo de bases de datos integrativas y el problema de la visualización integrativa. Así, la primera parte de este trabajo se ha dedicado al diseño y creación de un recurso bioinformático para la gestión de experimentos multi-ómicos. La plataforma desarrollada (STATegra EMS) ofrece un conjunto de herramientas que facilitan el almacenamiento y la organización de los grandes conjuntos de datos que son generados durante los experimentos, así como la anotación de las posteriores etapas de procesamiento y análisis de la información. La heterogeneidad, el volumen y la variabilidad de los datos son algunos de los obstáculos que han sido abordados durante el desarrollo del STATegra EMS, con el fin de alcanzar un registro detallado de la meta-información que permita discriminar cada conjunto de datos y lograr así una integración exitosa de la información. Para ello, la plataforma desarrollada ofrece una interfaz web colaborativa y de fácil manejo en la que se combinan modernas tecnologías web y conocidos estándares comunitarios para la representación de los diferentes componentes del experimento. En la segunda parte de esta tesis se discuten la situación actual y las dificultades de la visualización integrativa de datos multi-ómicos, y se presenta la herramienta desarrollada, PaintOmics 3. La visualización integrativa combinada con técnicas de análisis de datos es probablemente una de las herramientas más poderosa para la interpretación y validación de los resultados en BS. PaintOmics 3 proporciona un completo marco de trabajo para realizar análisis de enriquecimiento de funciones biológicas en experimentos con múltiples condiciones y tipos de datos, en el que se combinan potentes herramientas de visualización integrativa sobre diagramas de interacción molecular y redes de reacción KEGG, redes de interacción de procesos biológicos, y estudios estadísticos de los datos. Además, a diferencia de otras herramientas, PaintOmics 3 destaca por su facilidad de uso e interactividad, así como por su flexibilidad y variedad de los datos / Els avenços en les tècniques de seqüenciació d'alt rendiment i l'abaratiment tecnològic posterior han afavorit el desenvolupament i la popularització d'una nova gamma de disciplines d'investigació genòmica, conegudes col¿lectivament com a "òmiques". Aquestes tecnologies permeten realitzar mesuraments simultanis de milers de molècules essencials per a la vida, com ara l'ADN, l'ARN, les proteïnes i els metabòlits. Històricament, la investigació genòmica clàssica ha seguit un enfocament reduccionista a l'hora d'estudiar l'estructura, la regulació i la funció d'aquestes unitats biològiques de manera independent. No obstant això, el mètode reduccionista és incapaç d'explicar molts dels fenòmens biològics que tenen lloc en un sistema viu, suggerint que l'essència del sistema no es pot explicar simplement mitjançant l'enumeració d'elements que el componen, sinó que radica en la dinàmica dels processos biològics que tenen lloc entre ells. La Biologia de Sistemes (BS) ha esdevingut els darrers anys l'àrea d'investigació multidisciplinària que tracta de modelar el comportament dinàmic dels sistemes biològics a través de l'estudi holístic de les interaccions entre les seues parts, combinant mesuraments simultanis de diferents tipus de molècules i integrant múltiples fonts d'informació per a identificar aquells components que canvien de manera coordinada en les condicions objecte d'estudi. La BS és una àrea interdisciplinar que requereix que biòlegs, matemàtics, bioquímics i altres investigadors treballen plegats i en la qual la informàtica té un paper fonamental, atès el volum i la complexitat de les dades emprades. Aquesta tesi aborda el problema de la gestió, la integració i l'anàlisi de les dades en estudis multi-òmics. Més concretament, la investigació s'ha centrat en dos dels reptes computacionals més característics de la BS: el desenvolupament de bases de dades integratives i el problema de la visualització integrativa. Així, la primera part d'aquest treball s'ha dedicat al disseny i creació d'un recurs bioinformàtic per a la gestió d'experiments multi-òmics. La plataforma desenvolupada (STATegra EMS) ofereix un conjunt d'eines que faciliten l'emmagatzematge i l'organització dels grans conjunts de dades que són generats durant aquests experiments, així com l'anotació de les etapes posteriors de processament i anàlisi de la informació. L'heterogeneïtat, el volum i l'alta variabilitat de les dades òmiques són alguns dels obstacles que han estat abordats durant el desenvolupament de l'STATegra EMS, amb la finalitat d'assolir un registre detallat de la meta-informació que permeta discriminar cada conjunt de dades i aconseguir així una integració reeixida de la informació. Per a aconseguir-ho, la plataforma desenvolupada ofereix una interfície web collaborativa i fàcil de fer servir que conjumina modernes tecnologies web i coneguts estàndards comunitaris per a la representació dels diferents components de l'experiment. En la segona part d'aquesta tesi s'hi estudia la situació actual i les dificultats de la visualització integrativa de dades en experiments multi-òmics i s'hi presenta l'eina web desenvolupada: PaintOmics 3. La visualització integrativa en combinació amb tècniques d'anàlisi de dades és probablement una de les eines més poderosa per a la interpretació i validació dels resultats en BS. PaintOmics 3 proporciona un marc complet de treball per a fer anàlisis d'enriquiment de funcions biològiques en experiments amb múltiples condicions i tipus de dades; s'hi combinen eines potents de visualització integrativa de dades sobre diagrames d'interacció molecular i xarxes de reacció KEGG, xarxes d'interacció de processos biològics i estudis estadístics de les dades. A més, a diferència d'altres eines desenvolupades, PaintOmics 3 és molt interactiva i fàcil d'usar, i destaca per la flexibilitat i varietat de dades que accepta, co / Hernández De Diego, R. (2017). Development of bioinformatics resources for the integrative analysis of Next Generation omics data [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/91227 / TESIS

Orientador: Geraldo Francisco Donegá Zafalon / Banca: André Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho / Banca: Rogéria Cristiane Gratão de Souza / Resumo: Com a crescente na quantidade de dados genômicos disponíveis, o alinhamento de sequências destaca-se como uma das tarefas relevantes no contexto da Bioinformática, cujos resultados são utilizados no auxílio às análises e posteriores inferências sobre esses dados. Assim, diversos algoritmos para alinhamento múltiplo de sequências baseados em diferentes heurísticas, como a de Algoritmos Genéticos, Otimização por Colônia de Formigas, Recozimento Simulado (Simulated Annealling), Busca Tabu, entre outros, foram propostos. No entanto, estudos apontam que com o uso de uma função objetivo mais adequada para aferir a qualidade do alinhamento produzido em cada caso específico, geralmente, produzem-se resultados com maior significância biológica. Além disso, o uso simultâneo de diferentes heurísticas para alinhamento múltiplo de sequências também tende a produzir melhores resultados, de modo que essa hibridização amenize as desvantagens de cada estratégia. No presente trabalho, implementou-se um escalonador automático de funções objetivo para selecionar o modelo de avaliação mais adequado para cada caso, com base na similaridade das sequências de entrada. Além disso, foi implementada uma fase de pós processamento com Otimização por Colônia de Formigas junto à MSA-GA, a fim de se refinar os alinhamentos produzidos pela ferramenta. Nos testes, pode-se verificar que o escalonador foi capaz de calcular de maneira adequada a similaridade dos conjuntos de entrada e, com isso, selecionar... / Abstract: Due the increasing of the genomic data available, the multiple sequence alignment became one of the most important tasks in Bioinformatics, whose results are used to help biologists in their analysis. Thus, many algorithms to perform multiple sequence alignment based on different heuristics have been proposed, as Genetic Algorithms, Ant Colony, Simulated Annealing, Tabu Search, among others. Nonetheless, studies show that the use of an objective function suited for each case, generally, results in alignments with more biological significance. Moreover the simultaneous use of different heuristics to perform multiple sequence alignment can produce better results, smoothing the disadvantages of each strategy. In the present work, it was developed an automatic scheduler of objective functions to select the evaluation model more suited for each case, based on the similarity of the input sequences. Moreover it was implemented into the MSA-GA tool a post-processing stage with Ant Colony, in order to refine the obtained alignments. In the tests, it can be noticed that the scheduler calculates satisfactorily the similarity of the sequence sets and selects the more suited objective function. Moreover, with the post-processing stage, it was possible to re- fine the alignments of the MSA-GA, producing better results in terms of biological significance / Mestre