Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2015
Autor(a) principal: Nakajima, Rafael Takahiro [UNESP]
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/132118
http://www.athena.biblioteca.unesp.br/exlibris/bd/cathedra/06-11-2015/000852258.pdf
Resumo: The process that produces messenger RNAs from DNA sequences is called transcription, and these reactions are catalyzed by the RNA polimerase enzyme. Many different experimental techniques have been applied to investigate this process including biochemical techniques, optical and magnetic tweezers, atomic force microscopy and single molecule florescence. These biochemical process studies showed that many RNAP molecules operate simultaneously on a single DNA strand. The number of different molecules depends on cellular demands, concentration of free RNAPs, promoter strength and the presence of transcription factors. Escherichia coli ribosomal genes are a popular experimental model to investigate the transcription process. These genes are essential to cell physiology, and they are strongly expressed. There are evidences that some cellular mechanisms collaborate to accelerate their transcription. In this work we investigate the RNAP collaborative transcription in E. coli ribosomal genes using a stochastic and sequence dependent model proposed by our group. The chemical reactions were simulated using a model based on the Gillespie algorithm. This methodology is a good compromise between computational cost and biological realism and includes some ingredients that were missing in previous theoretical studies. The model considers back and forward tracking elongation and it identifies pauses by determining the dwell time on specific sites. The model also predicts abortive transcription and transcription acceleration due to collaborative RNAP interaction. The E. coli rrnB ribosomal operon sequence was simulated by varying (i) the number of RNAP (R) on the DNA strand, (ii) the interaction force between two colliding RNAPs (F) and (iii) the concentration of nucleoside triphosphate ([NTP]). Our results are promising for F =15 pN, R = 50 and [NTP] ...
id UNSP_40af36021608b74f2d74d90eaa75804a
oai_identifier_str oai:repositorio.unesp.br:11449/132118
network_acronym_str UNSP
network_name_str Repositório Institucional da UNESP
repository_id_str
spelling Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequênciaEscherichia coliReação em cadeia da polimeraseAnálise estocásticaSeqüenciamento de nucleotídeoMarcadores genéticosGenetic markersNucleotide sequenceThe process that produces messenger RNAs from DNA sequences is called transcription, and these reactions are catalyzed by the RNA polimerase enzyme. Many different experimental techniques have been applied to investigate this process including biochemical techniques, optical and magnetic tweezers, atomic force microscopy and single molecule florescence. These biochemical process studies showed that many RNAP molecules operate simultaneously on a single DNA strand. The number of different molecules depends on cellular demands, concentration of free RNAPs, promoter strength and the presence of transcription factors. Escherichia coli ribosomal genes are a popular experimental model to investigate the transcription process. These genes are essential to cell physiology, and they are strongly expressed. There are evidences that some cellular mechanisms collaborate to accelerate their transcription. In this work we investigate the RNAP collaborative transcription in E. coli ribosomal genes using a stochastic and sequence dependent model proposed by our group. The chemical reactions were simulated using a model based on the Gillespie algorithm. This methodology is a good compromise between computational cost and biological realism and includes some ingredients that were missing in previous theoretical studies. The model considers back and forward tracking elongation and it identifies pauses by determining the dwell time on specific sites. The model also predicts abortive transcription and transcription acceleration due to collaborative RNAP interaction. The E. coli rrnB ribosomal operon sequence was simulated by varying (i) the number of RNAP (R) on the DNA strand, (ii) the interaction force between two colliding RNAPs (F) and (iii) the concentration of nucleoside triphosphate ([NTP]). Our results are promising for F =15 pN, R = 50 and [NTP] ...Transcrição é o processo catalizado por um complexo enzimático, RNA polimerase (RNAP), responsável pela síntese de RNA mensageiro a partir de uma sequência de DNA. Diferentes estudos experimentais foram realizados para investigar esse processo, como técnicas bioquímicas, de pinça ótica ou magnética, microscopia de força atômica e fluorescência de molécula única. Com os estudos bioquímicos, por exemplo, sabe-se que várias RNAPs podem transcrever uma sequência simultaneamente. O número de diferentes moléculas depende da necessidade da célula, número de RNAP livres, regeneração do promotor e fatores de transcrição. Um dos sistemas mais investigados para o estudo desse processo é a síntese dos genes ribossomais em Escherichia coli. Os genes ribossomais são fundamentais na fisiologia dos organismos, são expressos abundantemente e existem evidências da aceleração da transcrição devido ao comportamento colaborativo entre as RNAPs. Neste trabalho, propomos simular a transcrição múltipla dos genes ribossomais em E. coli com o modelo estocástico e dependente de sequências desenvolvido em nosso laboratório. As reações químicas foram simuladas utilizando o algoritmo de Gillespie. Essa metodologia apresenta uma boa relação entre custo computacional e realismo biológico e inclui alguns parâmetros não utilizados em estudos teóricos prévios. O modelo considera o alongamento em back e forward tracking, identificando os sítios de pausas e colisões entre RNAPs, determinando o tempo de permanência e predizendo a ocorrência de transcrição abortiva ou a aceleração da transcrição devido ao fenômeno colaborativo entre múltiplas RNAPs. A sequência do operon ribossomal rrnB da E. coli foi simulada variando o número de RNAP (R), a força de interação entre RNAPs (F) e a concentração de nucleosídeo trifosfato ([NTP]). Nossos resultados mostraram-se promissores quando utilizamos uma...Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)CNPq: 2013/06683-2Universidade Estadual Paulista (Unesp)Lemke, Ney [UNESP]Universidade Estadual Paulista (Unesp)Nakajima, Rafael Takahiro [UNESP]2015-12-10T14:23:59Z2015-12-10T14:23:59Z2015-04-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis45 f.application/pdfNAKAJIMA, Rafael Takahiro. Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência. 2015. 45 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Instituto de Biociências de Botucatu, 2015.http://hdl.handle.net/11449/132118000852258http://www.athena.biblioteca.unesp.br/exlibris/bd/cathedra/06-11-2015/000852258.pdf33004064026P97977035910952141Alephreponame:Repositório Institucional da UNESPinstname:Universidade Estadual Paulista (UNESP)instacron:UNESPporinfo:eu-repo/semantics/openAccess2025-10-23T09:57:06Zoai:repositorio.unesp.br:11449/132118Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.unesp.br/oai/requestrepositoriounesp@unesp.bropendoar:29462025-10-23T09:57:06Repositório Institucional da UNESP - Universidade Estadual Paulista (UNESP)false
dc.title.none.fl_str_mv Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência
title Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência
spellingShingle Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência
Nakajima, Rafael Takahiro [UNESP]
Escherichia coli
Reação em cadeia da polimerase
Análise estocástica
Seqüenciamento de nucleotídeo
Marcadores genéticos
Genetic markers
Nucleotide sequence
title_short Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência
title_full Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência
title_fullStr Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência
title_full_unstemmed Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência
title_sort Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência
author Nakajima, Rafael Takahiro [UNESP]
author_facet Nakajima, Rafael Takahiro [UNESP]
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Lemke, Ney [UNESP]
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.contributor.author.fl_str_mv Nakajima, Rafael Takahiro [UNESP]
dc.subject.por.fl_str_mv Escherichia coli
Reação em cadeia da polimerase
Análise estocástica
Seqüenciamento de nucleotídeo
Marcadores genéticos
Genetic markers
Nucleotide sequence
topic Escherichia coli
Reação em cadeia da polimerase
Análise estocástica
Seqüenciamento de nucleotídeo
Marcadores genéticos
Genetic markers
Nucleotide sequence
description The process that produces messenger RNAs from DNA sequences is called transcription, and these reactions are catalyzed by the RNA polimerase enzyme. Many different experimental techniques have been applied to investigate this process including biochemical techniques, optical and magnetic tweezers, atomic force microscopy and single molecule florescence. These biochemical process studies showed that many RNAP molecules operate simultaneously on a single DNA strand. The number of different molecules depends on cellular demands, concentration of free RNAPs, promoter strength and the presence of transcription factors. Escherichia coli ribosomal genes are a popular experimental model to investigate the transcription process. These genes are essential to cell physiology, and they are strongly expressed. There are evidences that some cellular mechanisms collaborate to accelerate their transcription. In this work we investigate the RNAP collaborative transcription in E. coli ribosomal genes using a stochastic and sequence dependent model proposed by our group. The chemical reactions were simulated using a model based on the Gillespie algorithm. This methodology is a good compromise between computational cost and biological realism and includes some ingredients that were missing in previous theoretical studies. The model considers back and forward tracking elongation and it identifies pauses by determining the dwell time on specific sites. The model also predicts abortive transcription and transcription acceleration due to collaborative RNAP interaction. The E. coli rrnB ribosomal operon sequence was simulated by varying (i) the number of RNAP (R) on the DNA strand, (ii) the interaction force between two colliding RNAPs (F) and (iii) the concentration of nucleoside triphosphate ([NTP]). Our results are promising for F =15 pN, R = 50 and [NTP] ...
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015-12-10T14:23:59Z
2015-12-10T14:23:59Z
2015-04-24
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv NAKAJIMA, Rafael Takahiro. Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência. 2015. 45 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Instituto de Biociências de Botucatu, 2015.
http://hdl.handle.net/11449/132118
000852258
http://www.athena.biblioteca.unesp.br/exlibris/bd/cathedra/06-11-2015/000852258.pdf
33004064026P9
7977035910952141
identifier_str_mv NAKAJIMA, Rafael Takahiro. Transcrição cooperativa de genes ribossomais em Escherichia coli usando um modelo estocástico e dependente de sequência. 2015. 45 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Instituto de Biociências de Botucatu, 2015.
000852258
33004064026P9
7977035910952141
url http://hdl.handle.net/11449/132118
http://www.athena.biblioteca.unesp.br/exlibris/bd/cathedra/06-11-2015/000852258.pdf
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 45 f.
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual Paulista (Unesp)
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.source.none.fl_str_mv Aleph
reponame:Repositório Institucional da UNESP
instname:Universidade Estadual Paulista (UNESP)
instacron:UNESP
instname_str Universidade Estadual Paulista (UNESP)
instacron_str UNESP
institution UNESP
reponame_str Repositório Institucional da UNESP
collection Repositório Institucional da UNESP
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UNESP - Universidade Estadual Paulista (UNESP)
repository.mail.fl_str_mv repositoriounesp@unesp.br
_version_ 1854955095911825408