Aplicação de redes neurais artificiais na classificação de padrões filogeográficos com base na variabilidade genômica do DNA mitocondrial

Historicamente, o processo de formação das populações da Amazônia, assim como de todo território brasileiro, envolveu três grupos étnicos principais: o ameríndio, o europeu e o africano. Como conseqüência, estas populações possuem em geral constituição miscigenada do ponto de vista social e biológico. Desde o final do século passado, estudos do DNA mitocondrial (mtDNA) tem sido desenvolvidos com o propósito de estimar a mistura interétnica presente nestas populações. Para isto, é de fundamental importância a classificação de uma determinada linhagem de mtDNA em um dos mais de 250 haplogrupos/subclados propostos na literatura. Com o objetivo de desenvolver um sistema automatizado, preciso e acurado de classificação de seqüências (linhagens) de mtDNA, o presente trabalhou lançou mão da técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA’s) tendo como base os estudos de filogeografia. Para esta classificação, foram desenvolvidas quatro redes neurais artificiais diretas, com múltiplas camadas e algoritmo de aprendizagem de retropropagação. As entradas de cada rede equivalem às posições nucleotídicas polimórficas da região hipervariável do DNA mitocondrial, as quais retornam como saída a classificação específica de cada linhagem. Posterior ao treinamento, todas as redes apresentaram índices de acerto de 100%, demonstrando que a técnica de Rede Neural Artificial pode ser utilizada, com êxito, na classificação de padrões filogeográficos com base no DNA mitocondrial.

ABSTRACT: Historically, the process of formation of the populations of the Amazon, as well as from all Brazilian territory, involved three main ethnic groups: the Amerindian, European and African. As a result, these populations have in general admixed constitution the point of view of social and biological. Since the end of the last century, studies of mitochondrial DNA (mtDNA) has been developed for the purpose of estimating the mixture inter present in these populations. For this, it is of fundamental importance classification of a particular strain of mtDNA in one of more than 250 haplogroups/sub-clades proposed in the literature. With the goal of developing an automated system, precise and accurate classification of the sequences (strains) of mtDNA, this has worked hand of the art of Artificial Neural Networks (RNAs) on the basis of the studies of Philogeography. For this classification, four networks have been developed artificial neural direct, with multiple layers and the learning algorithm to backpropagation. The entries of each network equivalent positions at nucleotide polymorphic region's hipervariable of mitochondrial DNA, which returned as output classification specific to each lineage. Subsequent to the training, all the networks had indices of adjustment of 100%, demonstrating that the technique of Artificial Neural Network (ANN) can be used, with success, in the classification of standards Philogeography based on mitochondrial DNA.