Ferramenta computacional para identificação de micro-organismos com base em assinaturas genômicas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização funcional e estrutural das proteínas RUV-1 e RUV-2 do fungo Neurospora crassa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

MicroRNoma do carcinoma de pâncreas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Identificação de genes de predisposição à síndrome dos carcinomas de mama e tireoide por sequenciamento total do exoma

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Técnicas de otimização em alinhamentos múltiplos de sequência via Cadeias de Markov

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Caracterização do Pythium insidiosum por abordagem proteômica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudos experimentais e teórico-computacionais de novos complexos nanozeólitas-enzimas empregados na produção de biocombustíveis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterização molecular do gênero Cephalotes (Hymenoptera, Formicidae) e da presença e frequência do endossimbionte Wolbachia

As formigas do gênero Cephalotes, rapidamente identificadas por suas operárias polimórficas de cutícula resistente e cabeça achatada possuem seu sucesso ecológico creditado à sua dieta predominantemente generalista e nidificação em cavidades pré-existentes de troncos de árvores. Possuem hábitos exclusivamente arborícolas e ocorrem nos trópicos e subtrópicos do Novo Mundo possuindo ampla distribuição geográfica. O grupo apresenta uma interessante associação com microorganismos. No presente trabalho foi feita a caracterização molecular e estudo de relações filogenéticas do gênero através da amplificação e sequenciamento de fragmento do gene 28S do DNA Nuclear de três populações localizadas em Rio Claro-SP e São José do Rio Preto-SP de duas espécies de Cephalotes: C. pusillus e C. clypeatus. Também foi feito o levantamento da ocorrência e frequência do endossimbionte Wolbachia em sete populações de Cephalotes localizadas em São José do Rio Preto-SP, Guaraci-SP, São Carlos-SP, Araraquara-SP, Delfinópolis-MG e Rio Claro-SP; abrangendo três espécies: C. pusillus, C. clypeatus e C. atratus. Esse levantamento foi realizado com a utilização de ferramentas moleculares para a análise do gene codificador da proteína de superfície de membrana do endossimbionte, o wsp. Para analises de filogenia e também do endossimbionte, foi realizada a extração do DNA total de operárias, a amplificação do gene através da técnica de PCR utilizando os primers já estabelecidos e em seguida, as amostras foram sequenciadas pelo método de Sanger. Os resultados obtidos mostraram relações monofiléticas dentro da subfamília Myrmicinae, a qual pertence o gênero Cephalotes. As análises do gene 28S trouxeram resultados otimistas no estudo da caracterização molecular do grupo. Os resultados da analise do endossimbionte corroboraram com estudos anteriores com outras espécies do gênero Cephalotes, onde ocorreu alta...

Estudos computacionais de esfingomielinases D: docking, dinâmica molecular e métodos híbridos QM/MM

Pós-graduação em Biofísica Molecular - IBILCE

Caracterização molecular do gênero Cephalotes (Hymenoptera, Formicidae) e da presença e frequência do endossimbionte Wolbachia

As formigas do gênero Cephalotes, rapidamente identificadas por suas operárias polimórficas de cutícula resistente e cabeça achatada possuem seu sucesso ecológico creditado à sua dieta predominantemente generalista e nidificação em cavidades pré-existentes de troncos de árvores. Possuem hábitos exclusivamente arborícolas e ocorrem nos trópicos e subtrópicos do Novo Mundo possuindo ampla distribuição geográfica. O grupo apresenta uma interessante associação com microorganismos. No presente trabalho foi feita a caracterização molecular e estudo de relações filogenéticas do gênero através da amplificação e sequenciamento de fragmento do gene 28S do DNA Nuclear de três populações localizadas em Rio Claro-SP e São José do Rio Preto-SP de duas espécies de Cephalotes: C. pusillus e C. clypeatus. Também foi feito o levantamento da ocorrência e frequência do endossimbionte Wolbachia em sete populações de Cephalotes localizadas em São José do Rio Preto-SP, Guaraci-SP, São Carlos-SP, Araraquara-SP, Delfinópolis-MG e Rio Claro-SP; abrangendo três espécies: C. pusillus, C. clypeatus e C. atratus. Esse levantamento foi realizado com a utilização de ferramentas moleculares para a análise do gene codificador da proteína de superfície de membrana do endossimbionte, o wsp. Para analises de filogenia e também do endossimbionte, foi realizada a extração do DNA total de operárias, a amplificação do gene através da técnica de PCR utilizando os primers já estabelecidos e em seguida, as amostras foram sequenciadas pelo método de Sanger. Os resultados obtidos mostraram relações monofiléticas dentro da subfamília Myrmicinae, a qual pertence o gênero Cephalotes. As análises do gene 28S trouxeram resultados otimistas no estudo da caracterização molecular do grupo. Os resultados da analise do endossimbionte corroboraram com estudos anteriores com outras espécies do gênero Cephalotes, onde ocorreu alta...

Estudos computacionais de esfingomielinases D: docking, dinâmica molecular e métodos híbridos QM/MM

Pós-graduação em Biofísica Molecular - IBILCE

Um novo protocolo in silico para a predição de complexos flexíveis entre proteínas: estudo de caso para inibidores plasmáticos de fosfolipase A2 de serpentes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelo basado en técnicas de procesamiento de lenguaje natural para extraer y anotar información de publicaciones científicas

La rápida evolución experimentada en los últimos años por las tecnologías de Internet ha estimulado la proliferación de recursos software en varias disciplinas científicas, especialmente en bioinformática. En la mayoría de los casos, la tendencia actual es publicar dichos recursos como servicios accesibles libremente a través de Internet, utilizando tecnologías y patrones de diseño definidos para la implementación de Arquitecturas Orientadas a Servicios (SOA). La combinación simultánea de múltiples servicios dentro de un mismo flujo de trabajo abre la posibilidad de crear aplicaciones potencialmente más útiles y complejas. La integración de dichos servicios plantea grandes desafíos, tanto desde un punto de vista teórico como práctico, como por ejemplo, la localización y acceso a los recursos disponibles o la coordinación entre ellos. En esta tesis doctoral se aborda el problema de la identificación, localización, clasificación y acceso a los recursos informáticos disponibles en Internet. Con este fin, se ha definido un modelo genérico para la construcción de índices de recursos software con información extraída automáticamente de artículos de la literatura científica especializada en un área. Este modelo consta de seis fases que abarcan desde la selección de las fuentes de datos hasta el acceso a los índices creados, pasando por la identificación, extracción, clasificación y “curación” de la información relativa a los recursos. Para verificar la viabilidad, idoneidad y eficiencia del modelo propuesto, éste ha sido evaluado en dos dominios científicos diferentes—la BioInformática y la Informática Médica—dando lugar a dos índices de recursos denominados BioInformatics Resource Inventory (BIRI) y electronic-Medical Informatics Repository of Resources(e-MIR2) respectivamente. Los resultados obtenidos de estas aplicaciones son presentados a lo largo de la presente tesis doctoral y han dado lugar a varias publicaciones científicas en diferentes revistas JCR y congresos internacionales. El impacto potencial y la utilidad de esta tesis doctoral podrían resultar muy importantes teniendo en cuenta que, gracias a la generalidad del modelo propuesto, éste podría ser aplicado en cualquier disciplina científica. Algunas de las líneas de investigación futuras más relevantes derivadas de este trabajo son esbozadas al final en el último capítulo de este libro. ABSTRACT The rapid evolution experimented in the last years by the Internet technologies has stimulated the proliferation of heterogeneous software resources in most scientific disciplines, especially in the bioinformatics area. In most cases, current trends aim to publish those resources as services freely available over the Internet, using technologies and design patterns defined for the implementation of Service-Oriented Architectures (SOA). Simultaneous combination of various services into the same workflow opens the opportunity of creating more complex and useful applications. Integration of services raises great challenges, both from a theoretical to a practical point of view such as, for instance, the location and access to the available resources or the orchestration among them. This PhD thesis deals with the problem of identification, location, classification and access to informatics resources available over the Internet. On this regard, a general model has been defined for building indexes of software resources, with information extracted automatically from scientific articles from the literature specialized in the area. Such model consists of six phases ranging from the selection of data sources to the access to the indexes created, covering the identification, extraction, classification and curation of the information related to the software resources. To verify the viability, feasibility and efficiency of the proposed model, it has been evaluated in two different scientific domains—Bioinformatics and Medical Informatics—producing two resources indexes named BioInformatics Resources Inventory (BIRI) and electronic-Medical Informatics Repository of Resources (e-MIR2) respectively. The results and evaluation of those systems are presented along this PhD thesis, and they have produced different scientific publications in several JCR journals and international conferences. The potential impact and utility of this PhD thesis could be of great relevance considering that, thanks to the generality of the proposed model, it could be successfully extended to any scientific discipline. Some of the most relevant future research lines derived from this work are outlined at the end of this book.

Estudos sobre a organização genômica, evolução e expressão de microRNAs

Os microRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codificadores de proteínas presentes na maioria dos eucariotos. Esses RNAs regulam a expressão gênica em nível pós-transcricional através do silenciamento de mRNAs-alvo que possuem sítios complementares às suas sequências, atuando em praticamente todos os processos celulares. Embora a estrutura e função dos miRNAs estejam bem caracterizadas, aspectos relacionados à sua organização genômica, evolução e atuação em doenças são tópicos que apresentam enormes lacunas. Nesta tese, utilizamos abordagens computacionais para investigar estes temas em três trabalhos. No primeiro, processamos e integramos um vasto volume de dados publicamente disponíveis referentes aos miRNAs e genes codificadores de proteínas para cinco espécies de vertebrados. Com isso, construimos uma ferramenta web que permite a fácil inspeção da organização genômica dos miRNAs em regiões inter e intragênicas, o acesso a dados de expressão de miRNAs e de genes codificadores de proteínas (classificados em genes hospedeiros e não hospedeiros de miRNAs), além de outras informações pertinentes. Verificamos que a ferramenta tem sido amplamente utilizada pela comunidade científica e acreditamos que ela possa facilitar a geração de hipóteses associadas à regulação dos miRNAs, principalmente quando estão inseridos em genes hospedeiros. No segundo estudo, buscamos compreender como o contexto genômico e a origem evolutiva dos genes hospedeiros influenciam a expressão e evolução dos miRNAs humanos. Nossos achados mostraram que os miRNAs intragênicos surgem preferencialmente em genes antigos (origem anterior à divergência de vertebrados). Observamos que os miRNAs inseridos em genes antigos têm maior abrangência de expressão do que os inseridos em genes novos. Surpreendentemente, miRNAs jovens localizados em genes antigos são expressos em um maior número de tecidos do que os intergênicos de mesma idade, sugerindo uma vantagem adaptativa inicial que pode estar relacionada com o controle da expressão dos genes hospedeiros, e como consequência, expondo-os a contextos celulares e conjuntos de alvos diversos. Na evolução a longo prazo, vimos que genes antigos conferem maior restrição nos padrões de expressão (menor divergência de expressão) para miRNAs intragênicos, quando comparados aos intergênicos. Também mostramos possíveis associações funcionais relacionadas ao contexto genômico, tais como o enriquecimento da expressão de miRNAs intergênicos em testículo e dos intragênicos em tecidos neurais. Propomos que o contexto genômico e a idade dos genes hospedeiros são fatores-chave para a evolução e expressão dos miRNAs. Por fim, buscamos estabelecer associações entre a expressão diferencial de miRNAs e a quimioresistência em câncer colorretal utilizando linhagens celulares sensíveis e resistentes às drogas 5-Fluoruracil e Oxaliplatina. Dentre os miRNAs identificados, o miR-342 apresentou níveis elevados de expressão nas linhagens sensíveis à Oxaliplatina. Com base na análise dos alvos preditos, detectamos uma significativa associação de miR-342 com a apoptose. A superexpressão de miR-342 na linhagem resistente SW620 evidenciou alterações na expressão de genes da via apoptótica, notavelmente a diminuição da expressão do fator de crescimento PDGFB, um alvo predito possivelmente sujeito à regulação direta pelo miR-342.

Análise exômica em pacientes portadores de cardiomiopatia hipertrófica

A cardiomiopatia hipertrófica (CMH) é uma doença geneticamente determinada, caracterizada por hipertrofia ventricular primária, com prevalência estimada de 0.2% na população geral. Qualquer portador tem 50% de chance de transmitir esta doença para seus filhos, o que torna cada vez mais relevante a importância do estudo genético dos indivíduos acometidos e de seus familiares. Já foram descritas diversas mutações genéticas causadoras de CMH, a maioria em genes que codificam proteínas do sarcômero, e algumas mutações mais raras em genes não sarcoméricos. O objetivo desse estudo é sequenciar as regiões exônicas de genes candidatos, incluindo os principais envolvidos na hipertrofia miocárdica, utilizando o sequenciamento de nova geração (Generation Sequencing); testar a aplicabilidade e viabilidade deste sistema para identificar mutações já confirmadas e propor as prováveis novas mutações causadoras de CMH. Métodos e resultados: 66 pacientes não aparentados portadores de CMH foram estudados e submetidos à coleta de sangue para obtenção do DNA para analisar as regiões exômicas de 82 genes candidatos, utilizando a plataforma MiSeq (Illumina). Identificou-se 99 mutações provavelmente patogênicas em 54 pacientes incluídos no estudo (81,8%) relacionadas ou não a CMH, e distribuídas em 42 genes diferentes. Destas mutações 27 já haviam sido publicadas, sendo que 17 delas descritas como causadoras de CMH. Em 28 pacientes (42,4%) identificou-se mutação nos três principais genes sarcoméricos relacionados à CMH (MYH7, MYBPC3, TNNT2). Encontrou-se também um grande número de variantes não sonôminas de efeito clínico incerto e algumas mutações relacionadas a outras enfermidades. Conclusão: a análise da sequencia dos exônos de genes candidatos, demonstrou ser uma técnica promissora para o diagnóstico genético de CMH de forma mais rápida e sensível. A quantidade de dados gerados é o um fator limitante até o momento, principalmente em doenças geneticamente complexas com envolvimento de diversos genes e com sistema de bioinformática limitado.