Plant co-expression annotation resource 2.0: uma ferramenta web para a associação de proteínas de função desconhecida a estresses abióticos em plantas

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Marcos José Andrade Viana
• Orientador(a): Maurício de Alvarenga Mudadu
• Banca de defesa: José Miguel Ortega, Roberto Willians Noda
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Bioinformatica
• Departamento: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Proteína de Função Desconhecida; Anotação de proteínas; Redes de coexpressão Gênica; Plantas; Grupos de ortólogos; Estress abiótico
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/35060; https://orcid.org/0000-0002-4047-1398

O desenvolvimento de culturas geneticamente modificadas (GM) inclui a descoberta de genes candidatos através de análises de bioinformática, usando dados genômicos, expressão gênica, entre outros. As proteínas de função desconhecida (PFD) são alvos interessantes para pipelines de culturas GM devido a novidade associada a esses alvos e também para evitar proteções de direitos autorais. Um método para inferir a possível função das PFD é relacioná-las a fatores de interesse, como estresses abióticos, usando redes de ortologia e coexpressão, aplicando a abordagem de culpa por associação. O objetivo desse trabalho é desenvolver e disponibilizar a versão 2 da ferramenta PlantAnnot (PlantAnnot2) e o objetivo do PlantAnnot2 é a descoberta de PFD envolvidas em respostas a estresses abióticos em plantas. Para isso, foram processados dados genômicos de 67 plantas, com algumas importantes espécies tolerantes a stresses abióticos. Os softwares Diamond e InterproScan foram usados para descobrir PFDs em todas as plantas. Dados de expressão gênica (RNA-seq) relacionados a estresses abióticos foram baixados do NCBI / GEO e usados no software LSTrAP para construir clusters de coexpressão cujos membros estão mais provavelmente relacionados aos mecanismos moleculares associados ao estresse abiótico em plantas. Grupos de ortólogos foram criados com OrthoFinder, depois foram buscadas PFDs associadas a esses grupos de ortólogos e também a clusters de coexpressão simultâneamente. Como resultado, foram armazenados no Machado 2.136.336 genes e 2.714.161 mRNA, juntamente com suas proteínas traduzidas. Recuperados 78.416 PFDs com as análises de Diamond e Interproscan, criados 91.172 grupos de ortólogos e 1.975 clusters de coexpressão. Foi desenvolvido um protocolo para busca de anotações de PFDs, que recupera PFDs que pertençam a algum grupo de ortólogos que contenha também proteínas cujo mRNA faz parte de clusteres de coexpressão relacionados à estresses abióticos. Dessa forma, foram recuperadas s 4.673 PFDs, na versão 1 do sistema tinha sido 1.364 PFDs. Foi realizado uma pesquisa bibliográfica sobre as proteínas que pertencem aos grupos ortólogos, para todos os PFDs pertencentes às espécies Pearl millet(Cenchrus americanus), Populus simonii, Oropethium thomaeum e Boea hygrometrica, todos conhecidos por serem tolerantes a estresses abiótico (517 PFDs). Encontrados estudos relacionados a estresses abióticos, em média, para 67,5% das PFDs, na versão 1 do sistema o percentual era de 35%. Um servidor web https://www.machado.cnptia.embrapa.br/plantannot2 está disponível gratuitamente e fornece consultas indexadas de PFDs possivelmente associadas a estresses abióticos. Espera-se que o PlantAnnot2 seja útil para pesquisadores que buscam obter genes relacionados a respostas a estresses abióticos para a produção de novos cultivos GM tolerantes aos riscos das mudanças climáticas.