Análises de fenótipos através de bacias de atração do modelo booleano da rede de regulação gênica da Pseudomonas aeruginosa CCBH4851
| Ano de defesa: | 2023 |
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Resumo: | A Pseudomonas aeruginosa é uma das principais bactérias multirresistentes responsáveis por infecções nosocomiais mundialmente, incluindo a cepa CCBH4851, isolada no Brasil. Uma maneira de analisar seu comportamento celular é por modelagem computacional da rede de regulação gênica, que representa interações entre genes reguladores e seus alvos. Para tal, modelos booleanos, gráficos direcionados nos quais componentes biológicos são representados por valores binários determinados por funções booleanas, são muito importantes como ferramenta preditiva destas interações. Redes booleanas constituem um dos mais simples métodos para estudar um comportamento dinâmico complexo em sistemas biológicos. Portanto, este projeto consiste na construção do modelo booleano da rede de regulação gênica da P.aeruginosa CCBH4851, através de dados de experimentos de RNA-seq, uma abordagem recente para analisar o perfil de transcriptoma. Em seguida, serão estimadas as bacias de atração, pois essas regiões e as transições entre elas podem auxiliar na identificação dos atratores, que representam comportamento de longo prazo no modelo booleano. Os genes essenciais das bacias foram associados aos fenótipos das bactérias. Dessa forma, ações de controle promissoras podem ser identificadas e podem indicar potenciais alvos terapêuticos, que podem auxiliar no desenvolvimento de novos fármacos. Este trabalho também apresenta a reconstrução e atualização da rede de regulação gênica da Paeruginosa CCBH4851. |
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Para tal, modelos booleanos, gráficos direcionados nos quais componentes biológicos são representados por valores binários determinados por funções booleanas, são muito importantes como ferramenta preditiva destas interações. Redes booleanas constituem um dos mais simples métodos para estudar um comportamento dinâmico complexo em sistemas biológicos. Portanto, este projeto consiste na construção do modelo booleano da rede de regulação gênica da P.aeruginosa CCBH4851, através de dados de experimentos de RNA-seq, uma abordagem recente para analisar o perfil de transcriptoma. Em seguida, serão estimadas as bacias de atração, pois essas regiões e as transições entre elas podem auxiliar na identificação dos atratores, que representam comportamento de longo prazo no modelo booleano. Os genes essenciais das bacias foram associados aos fenótipos das bactérias. Dessa forma, ações de controle promissoras podem ser identificadas e podem indicar potenciais alvos terapêuticos, que podem auxiliar no desenvolvimento de novos fármacos. Este trabalho também apresenta a reconstrução e atualização da rede de regulação gênica da Paeruginosa CCBH4851.Pseudomonas aeruginosa is one of the main multiresistant bacteria responsible for nosocomial infections worldwide, including the CCBH4851 strain isolated in Brazil. One way to analyze their cellular behavior is through computational modeling of the gene regulatory network, which represents interactions between regulatory genes and their targets. For this purpose, Boolean models, directed graphs in which binary values determined by Boolean functions represent biological components, are very important as a predictive tool for these interactions. They are one of the simplest methods for studying complex dynamic behavior in biological systems. Therefore, this project consists of building a Boolean model of the gene regulatory network of P.aeruginosa CCBH4851, using data from RNA-seq experiments, a recent approach to analyze the transcriptome profile. Next, the basins of attraction will be estimated, as these regions and the transitions between them can help identify the attractors, representing long-term behavior in the Boolean model. The essential genes of the basins were associated with the phenotypes of the bacteria. In this way, promising control actions can be identified and indicate potential therapeutic targets, which can help develop new drugs. This work also presents the reconstruction and update of the P.aeruginosa CCBH4851 gene regulation network.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Programa de Pós-Graduação em Biologia Computacional e Sistemas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.porFiocruz/IOCPseudomonas aeruginosaRede de Regulação GênicaModelo BooleanoBactérias MultirresistentesBiologia Computacional e SistemasRegulação da Expressão GênicaSimulação por ComputadorRNA-Seq03 Saúde e Bem-Estar04 Educação de qualidade09 Indústria, inovação e infraestruturaAnálises de fenótipos através de bacias de atração do modelo booleano da rede de regulação gênica da Pseudomonas aeruginosa CCBH4851Analyzes of phenotypes through basins of attraction of the boolean model of the gene regulation network of Pseudomonas aeruginosa CCBH4851info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis2023-08-10Instituto Oswaldo CruzFundação Oswaldo CruzMestrado AcadêmicoRio de Janeiro/RJPrograma de Pós-Graduação em Biologia Computacional e Sistemasinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)instname:Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)instacron:FIOCRUZLICENSElicense.txttext/plain1748https://arca.fiocruz.br/bitstreams/468daf50-f6dc-4e8a-ac17-6119050261a0/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51falseAnonymousREADORIGINALmarcia_chagas_ioc_mest_2023.pdfapplication/pdf2620433https://arca.fiocruz.br/bitstreams/47eb90d8-22f1-4d97-9373-da8f42d89b83/downloadfaffd733147b85af822fa34c0f603b4cMD52trueAnonymousREADTHUMBNAILcapa_marcia_chagas_ioc_mest_2023.jpgcapa_marcia_chagas_ioc_mest_2023.jpgCapaimage/jpeg541940https://arca.fiocruz.br/bitstreams/30e81f15-716f-4edd-bca0-56f245060fa7/downloadd0deccb988b84a6249f2e0798cf69aa0MD53falseAnonymousREADmarcia_chagas_ioc_mest_2023.pdf.jpgmarcia_chagas_ioc_mest_2023.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg16329https://arca.fiocruz.br/bitstreams/542d6899-82a4-46b2-849c-048638ccd250/download02b838b923ae44e5554924398285d6b2MD59falseAnonymousREADTEXTmarcia_chagas_ioc_mest_2023.pdf.txtmarcia_chagas_ioc_mest_2023.pdf.txtExtracted texttext/plain103056https://arca.fiocruz.br/bitstreams/4ef9c3de-98fa-4cbb-8cbe-15a4b1686b18/download449789de3c99a11e93ceac401d8ceb75MD58falseAnonymousREADicict/691682025-12-11 08:49:26.247open.accessoai:arca.fiocruz.br:icict/69168https://arca.fiocruz.brRepositório InstitucionalPUBhttps://www.arca.fiocruz.br/oai/requestrepositorio.arca@fiocruz.bropendoar:21352025-12-11T11:49:26Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) - Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)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 |
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