Interações gênicas usando redes booleanas limiarizadas modeladas como um problema de satisfação de restrições

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Andrade, Tales Pinheiro de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Boolean networks; Constraint Satisfaction Problem; CSP; Inference of genetic networks; Inferência de redes gênicas; Problema de Satisfação de Restrições; redes gênicas
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45134/tde-05062012-150618/

As reações químicas que resultam da expressão de genes são complexas e ainda não são total- mente compreendidas. Sabe-se que os genes enviam, recebem, e processam informações formando uma complexa rede de comunicação, mas a arquitetura e dinâmica destas redes não são totalmente conhecidas. Dessa forma, um problema importante é determinar como os genes se relacionam dentro da célula. Esse processo de determinar o relacionamento entre os genes é conhecido como inferência de redes gênicas. Uma das formas para representar o relacionamento entre os genes é usar modelos matemáticos e computacionais de Redes Gênicas. Em especial, um dos modelos de grande interesse é o de Redes Booleanas (BN - do inglês Boolean Networks), no qual os genes podem assumir dois estados, ativo ou inativo, se estão, respectivamente, expressos ou não. Estes estados podem variar ao longo do tempo, dependendo de como os genes se relacionam. Nosso interesse está em estudar um caso particular deste modelo, conhecido como Redes Booleanas Limiarizadas, onde apenas uma classe de funções booleanas é utilizada para construir as BNs. Para inferir as Redes Booleanas Limiarizadas, usamos um algoritmo constituído de dois passos. Primeiro, usamos o arcabouço do Problema de Satisfação de Restrições (CSP - do inglês Constraint Satisfaction Problem) para inferir conjuntos de soluções consistentes com uma dada série temporal de um conjunto de genes. Em seguida analisamos o comportamento dinâmico das soluções encon- tradas , filtrando conjuntos de soluções de maior interesse para testes práticos em laboratório. Usando o arcabouço do CSP, construímos um solver, usando a biblioteca Gecode,1 para inferência de redes consistentes, usando como entrada uma série temporal oriunda de dados de microarrays. Em seguida, através da simulação da dinâmica de uma amostra das redes encontradas no passo anterior, fomos capazes de determinar algumas restrições interessantes para filtrar o conjunto de redes. Aplicamos o nosso método para três conjuntos de dados: dois artificiais, e para validação, usamos uma série temporal de uma rede artificial conhecida na literatura. Com isso fomos capazes de inferir conjuntos de redes gênicas de possível interesse para testes em laboratório.