As convulsões febris complexas durante a infância representam um fator de risco relevante para o desenvolvimento da epilepsia. Apesar desse fato, as alterações moleculares induzidas por essas crises febris, que tornam o cérebro susceptível ao processo de epileptogênese, ainda são pouco conhecidas. Nesse contexto, a utilização de modelos animais de crises febris induzidas por hipertermia (HS) permite o estudo das alterações moleculares a partir de uma análise temporal desse processo. Assim, neste trabalho foram investigadas as alterações temporais nos perfis de microRNAs e de expressão gênica em explantes da região CA3 hipocampal de ratos Wistar obtidas em quatro intervalos de tempo após o insulto hipertérmico no décimo primeiro dia pós-natal (P11). Os intervalos temporais foram selecionados para avaliar as fases aguda (P12), latente (P30 e P60) e crônica (P120). A análise transcriptômica consistiu na construção de redes de co-expressão gênica, permitindo a identificação de módulos de genes e sua relação com os grupos experimentais e intervalos de tempo selecionados. Os genes também foram caracterizados hierarquicamente, identificando-se genes que conferem robustez às redes de co-expressão gênica (hubs). Além disso, foram avaliados o perfil de expressão diferencial de microRNAs e feita a análise integrada da expressão de microRNAs e expressão gênica dos hubs. Os resultados deste trabalho mostraram que: i) o insulto hipertérmico leva a alterações importantes no desenvolvimento e funcionamento cerebral ii) essas alterações estão associadas a uma assinatura temporal, presumivelmente da epileptogênese à readaptação do cérebro frente ao insulto precipitante inicial; iii) isso envolve um mecanismo de regulação das redes de co-expressão gênica por microRNAs. Esses resultados sugerem que as alterações transcricionais desencadeadas pelo insulto febril podem levar à reprogramação neuronal e ao remodelamento da cromatina, tornando o cérebro susceptível ao processo epiléptico crônico. Como nas epilepsias humanas por insulto febril, o modelo em rato reflete um processo que vai da epileptogênese à cronificação na fase adulta. Como muitos dos casos de epilepsia por insulto febril são refratários a drogas anticonvulsivantes, o entendimento temporal dos mecanismos moleculares envolvidos nesse tipo de epilepsia é relevante para se identificar alvos terapêuticos e desenvolver drogas anti-epileptogênicas / Complex febrile seizures during childhood represent a relevant risk factor for the development of epilepsy. Despite this fact, the molecular alterations induced by febrile seizures that make the brain susceptible to the process of epileptogenesis are still poorly understood. In this context, the animal models of febrile seizures induced by hyperthermia (HS) allow the study of the molecular alterations from a temporal perspective. Thus, we investigated the temporal alterations in the profiles of gene expression and microRNAs in explants of the hippocampal CA3 region of Wistar rats, here obtained at four-time intervals after the hyperthermal insult on the eleventh postnatal day (P11). Time intervals were selected to evaluate the acute (P12), latent (P30 and P60) and chronic (P120) phases. Transcriptomic analysis consisted of constructing gene co-expression networks, allowing the identification of gene modules related to selected time intervals. Genes were also characterized hierarchically identifying those that control the robustness of gene co-expression networks (hubs). In addition, the differential expression profile of microRNA and the integrated analysis of microRNA expression and hub\'s gene expression were evaluated. The results of this work showed that: i) hyperthermic insults lead to important changes in cerebral development and functioning related to febrile seizures; ii) each time interval shows a transcriptomic signature, probably reflecting the process from epileptogenesis to brain readaptation after the initial precipitating insult; iii) this process involves a mechanism of regulation of gene co-expression networks by microRNAs. These results suggest that transcriptional changes triggered by febrile insults may lead to neuronal reprogramming and chromatin remodeling, making the brain susceptible to the chronic epileptic process. Human epilepsy triggered by febrile insults in childhood is related to resistance to antiepileptic drugs and no anti-epileptogenic drug was developed so far. Therefore, a better understanding of the temporal mechanisms involved in the development of chronic epilepsy is mandatory in order to discover new therapeutic targets and, eventually, anti-epileptogenic drugs

As convulsões febris complexas durante a infância representam um fator de risco relevante para o desenvolvimento da epilepsia. Apesar desse fato, as alterações moleculares induzidas por essas crises febris, que tornam o cérebro susceptível ao processo de epileptogênese, ainda são pouco conhecidas. Nesse contexto, a utilização de modelos animais de crises febris induzidas por hipertermia (HS) permite o estudo das alterações moleculares a partir de uma análise temporal desse processo. Assim, neste trabalho foram investigadas as alterações temporais nos perfis de microRNAs e de expressão gênica em explantes da região CA3 hipocampal de ratos Wistar obtidas em quatro intervalos de tempo após o insulto hipertérmico no décimo primeiro dia pós-natal (P11). Os intervalos temporais foram selecionados para avaliar as fases aguda (P12), latente (P30 e P60) e crônica (P120). A análise transcriptômica consistiu na construção de redes de co-expressão gênica, permitindo a identificação de módulos de genes e sua relação com os grupos experimentais e intervalos de tempo selecionados. Os genes também foram caracterizados hierarquicamente, identificando-se genes que conferem robustez às redes de co-expressão gênica (hubs). Além disso, foram avaliados o perfil de expressão diferencial de microRNAs e feita a análise integrada da expressão de microRNAs e expressão gênica dos hubs. Os resultados deste trabalho mostraram que: i) o insulto hipertérmico leva a alterações importantes no desenvolvimento e funcionamento cerebral ii) essas alterações estão associadas a uma assinatura temporal, presumivelmente da epileptogênese à readaptação do cérebro frente ao insulto precipitante inicial; iii) isso envolve um mecanismo de regulação das redes de co-expressão gênica por microRNAs. Esses resultados sugerem que as alterações transcricionais desencadeadas pelo insulto febril podem levar à reprogramação neuronal e ao remodelamento da cromatina, tornando o cérebro susceptível ao processo epiléptico crônico. Como nas epilepsias humanas por insulto febril, o modelo em rato reflete um processo que vai da epileptogênese à cronificação na fase adulta. Como muitos dos casos de epilepsia por insulto febril são refratários a drogas anticonvulsivantes, o entendimento temporal dos mecanismos moleculares envolvidos nesse tipo de epilepsia é relevante para se identificar alvos terapêuticos e desenvolver drogas anti-epileptogênicas / Complex febrile seizures during childhood represent a relevant risk factor for the development of epilepsy. Despite this fact, the molecular alterations induced by febrile seizures that make the brain susceptible to the process of epileptogenesis are still poorly understood. In this context, the animal models of febrile seizures induced by hyperthermia (HS) allow the study of the molecular alterations from a temporal perspective. Thus, we investigated the temporal alterations in the profiles of gene expression and microRNAs in explants of the hippocampal CA3 region of Wistar rats, here obtained at four-time intervals after the hyperthermal insult on the eleventh postnatal day (P11). Time intervals were selected to evaluate the acute (P12), latent (P30 and P60) and chronic (P120) phases. Transcriptomic analysis consisted of constructing gene co-expression networks, allowing the identification of gene modules related to selected time intervals. Genes were also characterized hierarchically identifying those that control the robustness of gene co-expression networks (hubs). In addition, the differential expression profile of microRNA and the integrated analysis of microRNA expression and hub\'s gene expression were evaluated. The results of this work showed that: i) hyperthermic insults lead to important changes in cerebral development and functioning related to febrile seizures; ii) each time interval shows a transcriptomic signature, probably reflecting the process from epileptogenesis to brain readaptation after the initial precipitating insult; iii) this process involves a mechanism of regulation of gene co-expression networks by microRNAs. These results suggest that transcriptional changes triggered by febrile insults may lead to neuronal reprogramming and chromatin remodeling, making the brain susceptible to the chronic epileptic process. Human epilepsy triggered by febrile insults in childhood is related to resistance to antiepileptic drugs and no anti-epileptogenic drug was developed so far. Therefore, a better understanding of the temporal mechanisms involved in the development of chronic epilepsy is mandatory in order to discover new therapeutic targets and, eventually, anti-epileptogenic drugs

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:48:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 399881.pdf: 3533066 bytes, checksum: e2d1ae8a7aab3f836474380e9a96e7c0 (MD5) Previous issue date: 2008-01-14 / As prote?nas s?o polipept?deos formados por uma longa cadeia covalente de res?duos de amino?cidos que, em condi??es fisiol?gicas (ambiente nativo), adota uma topologia 3D ?nica. Estas macromol?culas est?o envolvidas na maior parte das transforma??es moleculares nas c?lulas vivas. A estrutura nativa dita a fun??o bioqu?mica espec?fica da prote?na. Conhecer a estrutura 3D da prote?na implica em tamb?m conhecer a sua fun??o. Assim, conhecendo a sua estrutura ? poss?vel interferir ativando ou inibindo a sua fun??o, como nas doen?as onde os alvos dos f?rmacos s?o as prote?nas. Experimentalmente, a estrutura 3D de uma prote?na pode ser obtida atrav?s de t?cnicas de cristalografia por difra??o de raios X ou por resson?ncia magn?tica nuclear. Por?m, devido ?s diversas dificuldades, incluindo o alto custo e o elevado tempo demandado por estas t?cnicas, a determina??o da estrutura 3D de prote?nas ainda ? um problema que desafia os cientistas. Diversos m?todos de predi??o in s?lico foram criados durante os ?ltimos anos buscando a solu??o deste problema. Estes m?todos est?o organizados em dois grandes grupos. Ao primeiro, pertencem os m?todos de modelagem comparativa por homologia e m?todos baseados em conhecimento como os de alinhavamento (threading). Ao segundo, pertencem os m?todos ab initio e os m?todos de novo. No entanto, estes m?todos de predi??o possuem limita??es: m?todos baseados em modelagem comparativa por homologia e alinhavamento somente podem realizar a predi??o de estruturas que possuem seq??ncias id?nticas ou similares ? outras prote?nas armazenadas no Protein Data Bank (PDB). M?todos de novo e ab initio, por sua vez, tornam poss?vel a obten??o de novas formas de enovelamento. Entretanto, a complexidade e a grande dimens?o do espa?o de busca conformacional, mesmo para uma pequena mol?cula de prote?na, torna o problema da predi??o intrat?vel computacionalmente (Paradoxo de Levinthal). Apesar do relativo sucesso obtido por estes m?todos para prote?nas de pequeno tamanho, muitos esfor?os ainda s?o necess?rios para o desenvolvimento de estrat?gias para extra??o e manipula??o de dados experimentais, bem como o desenvolvimento de metodologias que fa?am utiliza??o destas informa??es com o prop?sito de predizer corretamente, a partir apenas da seq??ncia de amino?cidos de uma prote?na, a sua estrutura 3D. Nesta disserta??o ? apresentada uma nova proposta para a predi??o in s?lico da estrutura 3D aproximada de polipept?deos e prote?nas. Um novo algoritmo foi desenvolvido, baseando-se na an?lise de informa??es obtidas de moldes do PDB. T?cnicas de minera??o de dados, representa??o de intervalos e de manipula??o das informa??es estruturais s?o utilizadas neste algoritmo. Os intervalos de varia??o angular de cada res?duo de amino?cido da cadeia polipept?dica s?o reduzidos como o objetivo de encontrar um intervalo fechado que cont?m a conforma??o com a menor energia potencial. Seis estudos de caso demonstram a aplica??o do m?todo desenvolvido.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:49:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 432221.pdf: 7126072 bytes, checksum: 4f9458bc22424532f20fd0c85208b5c7 (MD5) Previous issue date: 2011-03-31 / O desenvolvimento de f?rmacos ? um dos grandes desafios da ci?ncia atual por se tratar de um processo onde os custos e o tempo envolvido s?o elevados. Um dos problemas mais interessantes nessa ?rea ? a predi??o da conforma??o e da energia envolvida na intera??o entre ligantes e suas prote?nas-alvo ou receptores. ? nos experimentos de docagem molecular que essa intera??o ? avaliada. ? muito comum que durante a docagem molecular se fa?am simplifica??es onde o receptor ? tratado como r?gido. Por?m, prote?nas s?o inerentemente sistemas flex?veis e essa flexibilidade ? essencial para a sua fun??o. A inclus?o da flexibilidade do receptor em experimentos de docagem molecular n?o ? uma tarefa trivial, pois, para permitir mobilidade a certos ?tomos do receptor, h? um aumento exponencial do n?mero de graus de liberdade a serem considerados. H? atualmente diversas alternativas para contornar esse problema, entre elas, a que se optou neste trabalho: considerar a flexibilidade expl?cita do receptor por meio da execu??o de uma s?rie de simula??es de docagem molecular, utilizando em cada um deles uma conforma??o diferente da trajet?ria din?mica do receptor, gerada por uma simula??o por din?mica molecular (DM). Um dos maiores problemas desse m?todo ? o tempo necess?rio para execut?-lo. Sendo assim, o objetivo desse trabalho ? contribuir para a sele??o de conforma??es do receptor de forma a acelerar a execu??o de experimentos de docagem molecular com o receptor completamente flex?vel. Al?m do mais, o trabalho apresenta novas metodologias para a an?lise da intera??o receptor-ligante em simula??es de docagem deste tipo. Para alcan?ar esses objetivos, ? aplicado um processo de descoberta de conhecimento. A primeira etapa consistiu no desenvolvimento de um banco de dados para armazenar informa??es detalhadas sobre o receptor e suas conforma??es, ligantes e experimentos de docagem molecular, chamado FReDD. Com os dados organizados no FReDD, foi poss?vel a aplica??o de diferentes t?cnicas de minera??o de dados. O primeiro conjunto de experimentos foi realizado utilizando o algoritmo de classifica??o J48. O segundo conjunto de experimentos foi executado com o algoritmo de regress?o M5P, onde apesar de resultados interessantes, a utiliza??o direta para sele??o de conforma??es em futuros experimentos de docagem molecular n?o se mostrou promissora. Finalmente, foram executados os experimentos de agrupamento com 10 diferentes algoritmos, com entradas variadas. Para os algoritmos de agrupamento foram desenvolvidas diferentes fun??es de similaridade onde os resultados finais utilizados em conjunto com o padr?o de dados P-MIA permitiu a redu??o efetiva da quantidade de experimentos de docagem

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:49:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 436381.pdf: 5238803 bytes, checksum: ca22d61f2fb4075e277ed531aee231ce (MD5) Previous issue date: 2012-01-17 / With the growth of biological experiments, solving and analyzing the massive amount of data being generated has been one of the challenges in bioinformatics, where one important research area is the rational drug design (RDD). The interaction between biological macromolecules called receptors, and small molecules called ligands, is the fundamental principle of RDD. In in-silico molecular docking experiments it is investigated the best bind and conformation of a ligand into a receptor. A docking result can be discriminated by a continue value called Free Energy of Binding (FEB). We are attempting on mining data from molecular docking results, aiming at selecting promising receptor conformations to the next docking experiments. In this sense, we have developed a comprehensive repository to store our molecular docking data. Having such repository, we were able to apply preprocessing strategies on the stored data and submit them to different data mining tasks. Among the techniques applied, the most promising results were obtained with regression model trees. Although we have already addressed important issues and achieved significant results, there are some properties in these experiments turning it difficult to properly select conformations. Hence, a strategy was proposed considering the three-dimensional (3D) properties of the receptor conformations, to predict FEB. This thesis presents the 3D-Tri, a novel algorithm able to handle and treat spatial coordinates in a x,y,z format, and induce a tree that predicts FEB value by representing such properties. The algorithm uses such coordinates to split a node in two parts, where the edges evaluate whether the atom being tested by the node is part of a given interval [(xi,xf );(yi,yf );(zi,zf )], where i indicates the initial position of the coordinate, and f its final position. The induced model can help a domain specialist to select promising conformations, based on the region of the atoms in the model, to perform new molecular docking experiments / Com o avan?o nos experimentos biol?gicos, a manipula??o e an?lise do grande volume de dadossendo gerados por esses experimentos t?m sido um dos desafios em bioinform?tica, onde umaimportante ?rea de pesquisa ? o desenho racional de f?rmacos (RDD - Rational Drug Desing). Aintera??o entre macromol?culas biol?gicas, chamadas de receptores, e pequenas mol?culas, chamadasligantes, ? o princ?pio fundamental do RDD. ? em experimentos in silico de docagem molecularque se investiga o melhor encaixe e conforma??o de um ligante em uma cavidade do receptor. Oresultado de um experimento de docagem pode ser avaliado a partir de um valor cont?nuo de energialivre de liga??o (FEB - Free Energy of Binding). Tem-se empregado esfor?os em minerar dados deresultados de docagem molecular, com o objetivo de selecionar conforma??es relevantes para reduziro tempo de futuros experimentos de docagem. Nesse sentido, foi desenvolvido um reposit?rio paraarmazenar todos os dados a respeito desses experimentos, em n?vel de detalhe. Com esse reposit?rio,os dados foram devidamente pr?-processados e submetidos a diferentes tarefas de minera??ode dados. Dentre as t?cnicas aplicadas, a que apresentou-se mais promissora para o tipo de dadossendo utilizado foi ?rvore de decis?o para regress?o. Apesar dos resultados alcan?ados por essesexperimentos serem promissores, existem algumas propriedades nos experimentos que dificultam aefetiva sele??o de conforma??es. Dessa forma, prop?e-se uma estrat?gia que considera as propriedadestridimensionais (3D) do receptor para predizer o valor de FEB. Assim, nesta Tese ? apresentadoo 3D-Tri, um algoritmo de indu??o de ?rvore de regress?o que considera essas propriedades 3D,onde essas propriedades s?o definidas como atributos no formato x,y,z. O algoritmo proposto fazuso dessas coordenadas para dividir um nodo em duas partes, onde o ?tomo sendo testado parao nodo ? avaliado em termos de sua posi??o em um bloco [(xi,xf );(yi,yf );(zi,zf )] que melhorrepresente sua posi??o no espa?o, onde i indica a posi??o inicial de uma coordenada, e f indicaa posi??o final. O modelo induzido pode ser ?til para um especialista de dom?nio para selecionarconforma??es promissoras do receptor, tendo como base as regi?es dos ?tomos que aparecem nomodelo e que indicam melhores valores de FEB

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:50:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 458957.pdf: 14358950 bytes, checksum: 7458b8a1472071b48772b030a52573a6 (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / Analysis by Transcriptogram was developed as a solution to noise reduction, usually present in the microarray measuring technique of the Transcriptome, and has demonstrated potential to be applied as a method of disease diagnostics. The noise reduction in the measure is achived by the protein interaction network ordering, allowing gene expression analysis in whole genome scale. The Transcriptogram's efficiency to noise reduction was analyzed, however, it still lacks an analisys of the ordering quality, so that the best parameter setting for the ordering algorithm is used by the Transcriptogram. So far, this analysis is hindered by the high runtime of the ordering algorithm. In this work, an analysis of the ordering algorithm stages allows some optimizations, and consequent reduction in execution time, also allowing further analysis on which parameters settings have the greatest influence on the ordering quality. Applying the Transcriptogram to a diagnostic problem, the diagnostic measure is used to characterize the influence of the parameters of the ordering algorithm to achive better diagnoses. The results show that the protein network used in previous works doesn't produce the best diagnostics. Moreover, the ordering minimization, achieved by executing the ordering algorithm for longer periods, does not necessarily increase the probability to find better diagnosis compared to random ordering. Eventhough the experimental diagnostic results could not statistically difFerentiate random ordering from optimized ordering, these results cannot be considered conclusive since a single disease has been evaluated. / A an?lise por Transcriptograma foi desenvolvida como uma solu??o para a redu??o de ru?do, comum nas medidas do Transcriptoma provenientes da t?cnica de microarranjo, e tem demonstrando potencial se aplicada como m?todo para diagn?sticos de doen?as. A redu??o do ru?do existente nas medidas se d? pelo ordenamento da rede de intera??es proteicas do organismo, permitindo a an?lise da express?o g?nica em escala de genoma completo. A efici?ncia do Transcriptograma para a redu??o do ru?do j? foi analisada, entretanto, ainda carece a avalia??o da qualidade do ordenamento, definindo para isso, amelhor configura??o de par?metros para o algoritmo de ordenamento utilizado pelo Transcriptograma. At? o momento, essa an?lise ? dificultada pelo elevado tempo de execu??o do algoritmo de ordenamento. Neste trabalho, uma an?lise das etapas do algoritmo de ordenamento possibilita a realiza??o de otimiza??es, e consequente redu??o no tempo de execu??o, al?m de permitir a an?lise mais aprofundadadas configura??es dos par?metros que tem maior influ?ncia na qualidade do ordenamento. Aplicando o Transcriptograma a um problema de diagn?stico, utiliza-se a medida do diagn?stico para caracterizar a influ?ncia dos par?metros do algoritmo de ordenamento na obten??o de melhores diagn?sticos. Observa-se nos resultados, que a rede proteica utilizada em trabalhos anteriores n?o apresenta os melhores diagn?sticos. Al?m disso, a minimiza??o do ordenamento, alcan?ada por meio da execu??o prolongada do algoritmo de ordenamento, n?o necessariamente aumenta a probabilidade de encontrar um melhor diagn?stico comparado com o ordenamento aleat?rio. Mesmo que os resultados experimentais com o diagn?stico n?o diferenciem estatisticamente o ordenamento aleat?ria do ordenamento otimizado, estes resultados n?o podem ser considerados conclusivos pois uma ?nica doen?a foi avaliada.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:50:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 396435.pdf: 5923930 bytes, checksum: 9836e0a21f7fba5b0893387a40431ee7 (MD5) Previous issue date: 2007-07-12 / Nos ?ltimos anos, um dos grandes desafios da Ci?ncia da Computa??o perante a Bioinform?tica ? o desenvolvimento de algoritmos, os quais, em um tempo h?bil, consigam gerar as estruturas terci?rias de prote?nas a partir da seq??ncia linear de seus amino?cidos. Embora existam alguns m?todos que consigam gerar estruturas quando se possui outra prote?na com um alto grau de similaridade, quando n?o se possui o mesmo, os m?todos at? ent?o desenvolvidos n?o consigam realizar esta predi??o de forma n?o onerosa computacionalmente. Este trabalho apresenta um algoritmo recursivo capaz de predizer a topologia de polipept?deos, utilizando apenas os ?ngulos da cadeia principal de prote?nas com estruturas tridimensionais (3D) j? conhecidas. O mesmo se mostra eficaz quando aplicado ? mini-prote?na Trp-Cage (c?digo PDB 1L2Y) que possui apenas 20 amino?cidos, tendo uma estrutura predita de RMSD igual 3,7 ?; no entanto, para uma prote?na de 34 amino?cidos Mini-Prote?na Estabilizada por Pontes Dissulfeto (c?digo PDB 1ZDD) o mesmo se mostra ineficiente, gerando a melhor prote?na com o RMSD igual a 7,2 ?, devido ao fato de n?o ter sido percorrido todo o espa?o conformacional esperado para a mesma. Os resultados e as suas conseq??ncias s?o discutidos no trabalho.

Uma das tarefas mais básicas em bioinformática é a comparação de seqüências feita por algoritmos de alinhamento, que modelam as alterações evolutivas nas seqüências biológicas através de mutações como inserção, remoção e substituição de símbolos. Este trabalho trata de generalizações nos algoritmos de alinhamento que levam em consideração outras mutações conhecidas como rearranjos, mais especificamente, inversões, duplicações em tandem e duplicações por transposição. Alinhamento com inversões não tem um algoritmo polinomial conhecido e uma simplificação para o problema que considera somente inversões não sobrepostas foi proposta em 1992 por Schöniger e Waterman. Em 2003, dois trabalhos independentes propuseram algoritmos com tempo O(n^4) para alinhar duas seqüências com inversões não sobrepostas. Desenvolvemos dois algoritmos que resolvem este mesmo problema: um com tempo de execução O(n^3 logn) e outro que, sob algumas condições no sistema de pontuação, tem tempo de execução O(n^3), ambos em memória O(n^2). Em 1997, Benson propôs um modelo de alinhamento que reconhecesse as duplicações em tandem além das inserções, remoções e substituições. Ele propôs dois algoritmos exatos para alinhar duas seqüências com duplicações em tandem: um em tempo O(n^5) e memória O(n^2), e outro em tempo O(n^4) e memória O(n^3). Propomos um algoritmo para alinhar duas seqüências com duplicações em tandem em tempo O(n^3) e memória O(n^2). Propomos também um algoritmo para alinhar duas seqüências com transposons (um tipo mais geral que a duplicação em tandem), em tempo O(n^3) e memória O(n^2). / Sequence comparison done by alignment algorithms is one of the most fundamental tasks in bioinformatics. The evolutive mutations considered in these alignments are insertions, deletions and substitutions of nucleotides. This work treats of generalizations introduced in alignment algorithms in such a way that other mutations known as rearrangements are also considered, more specifically, we consider inversions, duplications in tandem and duplications by transpositions. Alignment with inversions does not have a known polynomial algorithm and a simplification to the problem that considers only non-overlapping inversions were proposed by Schöniger and Waterman in 1992. In 2003, two independent works proposed algorithms with O(n^4) time to align two sequences with non-overlapping inversions. We developed two algorithms to solve this problem: one in O(n^3 log n) time and other, considering some conditions in the scoring system, in O(n^3) time, both in O(n^2) memory. In 1997, Benson proposed a model of alignment that recognized tandem duplication, insertion, deletion and substitution. He proposed two exact algorithms to align two sequences with tandem duplication: one in O(n^5) time and O(n^2) memory, and other in O(n^4) time and O(n^3) memory. We propose one algorithm to align two sequences with tandem duplication in O(n^3) time and O(n^2) memory. We also propose one algorithm to align two sequences with transposons (a type of duplication more general than tandem duplication), in O(n^3) time and O(n^2) memory.

Submitted by Fabíola Silva (fabiola.silva@famerp.br) on 2018-02-19T12:03:16Z No. of bitstreams: 1 thiagohenrique_tese.pdf: 1021380 bytes, checksum: c215716ce3befdfb390cce0309052b80 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-19T12:03:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagohenrique_tese.pdf: 1021380 bytes, checksum: c215716ce3befdfb390cce0309052b80 (MD5) Previous issue date: 2016-05-16 / Introduction: The total amount of scientific literature on cancer has grown rapidly in recent years. This makes it difficult, if not impossible, to manually retrieve relevant information on the mechanisms that govern the neoplastic process. Furthermore, cancer is a complex disease, and its. Heterogeneity is particularly evident in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC); one of the most common types of cancer worldwide. Objectives: The present study aimed: a) to identify genes/proteins related to HNSCC; b) to identify ligands that specifically target molecular biomarkers of interest; c) to evaluate computationally protein-ligand complexes and d) to evaluate the effect of ligands on gene expression and on carcinoma cell behavior. Methods: The search for potential markers related to HNSCC was performed by literature mining, following a flow chart that included selection of scientific articles in PubMed by MeSH terms, association of articles with genes/proteins through the gene2pubmed file, selection of genes in external data bases and manual curation steps. In order to identify potential ligands, proteins related to HNSCC and involved in inflammatory processes were used to perform molecular docking assays with known anti-inflammatory drugs. Finally, the role of piplartine, a substance extracted from the Piper longum with anti-inflammatory and antineoplastic effects, on proliferation, migration and gene expression was investigated in neoplastic cells. Results: The curated gene-to-publication assignment yielded a total of 1,370 genes related to HNSCC, with specificity of 74% and sensibility of 87%. The diversity of results allowed identifying new and mostly unexplored gene associations, revealing, for example, that processes linked to response to steroid hormone stimulus are significantly enriched with genes related to HNSCC. The results also showed that piplartine decreases viability and cell migration, and alters expression of genes involved in inflammatory responses. Conclusion: This approach allows the identification of genes related to HNSCC and is able to reveal new associations that deserve to be further studied. Piplartine, the compound selected for in vitro studies, interacts with molecular targets similar to known anti-inflammatory drugs, decreases proliferation and cell migration, and alter the expression of genes associated with HNSCC and inflammatory processes. / Introdução: A literatura científica sobre câncer tem crescido rapidamente nos últimos anos, o que torna difícil, se não impossível, a tarefa de recuperar e analisar manualmente as informações relevantes sobre os mecanismos que governam o processo neoplásico. Além disso, o câncer é uma doença complexa e sua heterogeneidade é particularmente evidente no câncer epidermoide de cabeça e pescoço (CECP), um dos tipos mais comuns de câncer em todo o mundo. Objetivos: Os objetivos do estudo foram (a) identificar genes/proteinas relacionados a CECP a partir de dados da literatura, (b) identificar ligantes que interajam eficiente e especificamente com alvos moleculares selecionados, (c) avaliar computacionalmente o complexo proteína/ligante e (d) avaliar a ação de ligantes na expressão gênica e no comportamento de células de carcinoma. Métodos: A busca de marcadores potenciais relacionados a CECP utilizou a mineração da literatura disponível publicamente, seguindo um fluxograma que incluiu seleção de artigos científicos no PubMed por termos MeSH, associação de artigos com genes/proteínas por meio do arquivo gene2pubmed, seleção de genes em bancos de dados externos e etapas de curação manual. As proteínas identificadas como sendo relacionadas a CECP que apresentaram envolvimento em processos inflamatórios foram submetidas a experimento de docking molecular para identificação de seus ligantes entre drogas disponíveis no mercado. Finalmente, o papel da piplartina, uma substância natural extraída da pimenta Piper longum com evidências de ação anti-inflamatória e antineoplásica, foi avaliado na proliferação, na migração e na expressão gênica de células neoplásicas. Resultados: Um total de 1370 genes relacionados a CECP foi identificado pela abordagem proposta, que mostrou especificidade de 74% e sensibilidade de 87%. A diversidade dos dados permitiu obter associações potenciais ainda não exploradas, revelando, por exemplo, que a resposta ao estímulo esteróide hormonal está significativamente enriquecida com genes relacionados a CECP. Os resultados também mostraram que a piplartina reduz a viabilidade e a migração celular e modifica o padrão de expressão de um painel de genes que atuam em processos inflamatórios. Conclusão: A abordagem empregada permite a identificação de genes relacionados à CECP e revela novas associações que merecem ser estudadas. O composto piplartina selecionado para estudos in vitro interage com alvos moleculares de forma semelhante à de medicamentos anti-inflamatórios conhecidos e é capaz de diminuir a proliferação e a migração celular e de alterar a expressão de genes relacionados à CECP e a processos inflamatórios.

O adenocarcinoma de ducto pancreático é reconhecido mundialmente como uma doença extremamente agressiva a qual apresenta um prognóstico desfavorável para pacientes sem cirurgia de ressecção. Portanto, é fundamental ampliar o conhecimento sobre os mecanismos biológicos envolvidos no câncer pancreático a fim de permitir a identificação de marcadores moleculares e alvos terapêuticos com o intuito de melhorar o diagnóstico precoce e tratamento. Os fatores de transcrição, reconhecidos por serem os efetores finais de vias de sinalização, regulam diversas funções celulares e, alterações na expressão transcricional destes podem contribuir para a transformação celular bem como para a progressão tumoral. Assim, o objetivo do presente estudo foi identificar os reguladores mestres da transcrição, possivelmente envolvidos no câncer pancreático. Para tanto, utilizamos dados de microarranjos para associar os reguladores mestres com o fenótipo tumoral. As análises foram realizadas no ambiente estatístico R utilizando os pacotes RTN, Limma e Survival. O gene TULP3 foi identificado como um regulador mestre da transcrição em amostras de câncer pancreático. O valor prognóstico de TULP3 foi verificado através de análises de sobrevivência em três coortes independentes. Estas análises revelaram que pacientes com adenocarcinoma pancreático, exibindo altos níveis de expressão do gene TULP3, apresentam uma sobrevida global desfavorável. Os altos níveis transcricionais de TULP3 podem desempenhar um papel fundamental na progressão do adenocarcinoma pancreático e conduzir a um resultado clínico desfavorável. Contudo, este estudo destaca a potencial aplicação de TULP3 como um biomarcador de prognóstico clínico para pacientes com adenocarcinoma pancreático. / Pancreatic ductal adenocarcinoma is world-wide recognized as an aggressive disease with poor prognosis in patients who did not undergo resection. Efforts to better comprehend the biological mechanisms of pancreatic cancer are needed to enable the identification of novel molecular markers and therapeutic targets for improving early diagnosis and treatment. Transcription factors are the final effectors of signaling pathways and regulate a number of cellular functions. Changes in expression of transcription factors may contribute to cellular transformation and tumor progression. Thus, the aim of the present study was to identify transcriptional master regulators potentially involved in pancreatic cancer disease. To achieve this goal, we utilized microarray data to associate master regulators with tumor phenotype. Analyses were performed with RTN, Limma, and Survival packages at R environment. We identified TULP3 as a master regulator of transcription in pancreatic cancer samples. TULP3 prognostic value was accessed in three independent cohort analyses. Our data demonstrate that patients with pancreatic cancer, exhibiting high TULP3 transcriptional levels, show a poor overall survival. High levels of TULP3 expression may play an essential role in pancreatic cancer progression and lead to poor clinical outcome. Our results highlight the potential use of TULP3 as a clinical prognostic biomarker for pancreatic adenocarcinoma.