Caracterizando regiões promotoras: protocolo de análise de arquiteturas de promotores utilizando dados de expressão e sua aplicação em cana-de-açúcar

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Mélo, Alícia Lie de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Cana-energia
Energy-cane
Promoter
Promotor
Regulatory binding sites
Sítios de regulação
TFBS
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-13112024-184644/
Resumo: A cana-de-açúcar é amplamente reconhecida por sua utilização na produção de açúcar e bebidas alcoólicas, mas também desempenha um papel crucial na geração de energia como biocombustível, carvão e outros materiais combustíveis. Dada essa diversidade de aplicações, desenvolver plantas com características mais adaptadas para cada finalidade é estratégico para aumentar a eficiência na produção desses produtos. Tal estratégia envolve o conhecimento das redes de regulação do metabolismo, bem como o desenvolvimento de ferramentas biotecnológicas para rearranjar as conexões da rede de forma a produzir uma planta com as características desejadas. Para isso, é necessário caracterizar a região promotora, o que pode ser feito a partir da análise da composição dos sítios de ligação dos fatores de transcrição nela presentes. Este tipo de estudo pode ser dividido em duas abordagens: i) detecção de sítios de ligação de fatores de transcrição com motivos conhecidos, e ii) descoberta ab initio de motivos. Essas duas abordagens foram combinadas em um pipeline de análise da região promotora, no qual o promotor é definido como uma região de 800 bp à montante do TSS e as sequências foram mascaradas para regiões de baixa complexidade. O software FIMO foi utilizado para detectar motivos conhecidos descritos no banco de dados PlantTFDB. A nova análise de descoberta ab initio de motivos foi baseada em um trabalho anterior desenvolvido em nosso grupo e foi melhorada com etapas adicionais de filtragem para garantir resultados mais confiáveis. Para relacionar a expressão gênica com a arquitetura promotora, foi desenvolvido um script que seleciona arquiteturas de promotores com base na clusterização dos perfis de expressão. Além disso, um conjunto de genes responsivos à seca e outro conjunto expressos em folha foram analisados usando esse protocolo, resultando na identificação de arquiteturas de promotores candidatas relacionadas à resposta à seca e específicas do tecido foliar, com potencial aplicação biotecnológica na cana-de-açúcar.
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Tal estratégia envolve o conhecimento das redes de regulação do metabolismo, bem como o desenvolvimento de ferramentas biotecnológicas para rearranjar as conexões da rede de forma a produzir uma planta com as características desejadas. Para isso, é necessário caracterizar a região promotora, o que pode ser feito a partir da análise da composição dos sítios de ligação dos fatores de transcrição nela presentes. Este tipo de estudo pode ser dividido em duas abordagens: i) detecção de sítios de ligação de fatores de transcrição com motivos conhecidos, e ii) descoberta ab initio de motivos. Essas duas abordagens foram combinadas em um pipeline de análise da região promotora, no qual o promotor é definido como uma região de 800 bp à montante do TSS e as sequências foram mascaradas para regiões de baixa complexidade. O software FIMO foi utilizado para detectar motivos conhecidos descritos no banco de dados PlantTFDB. A nova análise de descoberta ab initio de motivos foi baseada em um trabalho anterior desenvolvido em nosso grupo e foi melhorada com etapas adicionais de filtragem para garantir resultados mais confiáveis. Para relacionar a expressão gênica com a arquitetura promotora, foi desenvolvido um script que seleciona arquiteturas de promotores com base na clusterização dos perfis de expressão. Além disso, um conjunto de genes responsivos à seca e outro conjunto expressos em folha foram analisados usando esse protocolo, resultando na identificação de arquiteturas de promotores candidatas relacionadas à resposta à seca e específicas do tecido foliar, com potencial aplicação biotecnológica na cana-de-açúcar.Sugarcane is widely recognized for its use in sugar and alcoholic beverages production, but it also plays a crucial role in energy generation as biofuel, charcoal, and other combustible materials. Given this diversity of applications, developing plants with characteristics better suited for each purpose is strategic to increase efficiency in producing these products. This strategy involves understanding metabolic regulation networks and developing biotechnological tools to rearrange network connections to produce a plant with desired traits. To achieve this, it is necessary to characterize the promoter region, which can be done by analyzing the composition of transcription factor binding sites within it. This type of study can be divided into two approaches: i) detection of transcription factor binding sites with known motifs, and ii) de novo motif discovery. These two approaches were combined into a promoter region analysis pipeline, where the promoter is defined as an 800 bp region upstream of the TSS, and sequences were masked for low-complexity regions. The FIMO software was used to detect known motifs described in the PlantTFDB database. The new de novo motif discovery analysis was based on previous work developed in our group and was enhanced with additional filtering steps to ensure more reliable results. To relate gene expression to promoter architecture, a script was developed that selects promoter architectures based on clustering of expression profiles. Additionally, a set of drought-responsive genes and another set expressed in the leaf were analyzed using this protocol, resulting in the identification of candidate promoter architectures related to drought response and specific to leaf tissue, with potential biotechnological applications in sugarcane.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPDurham, Alan MitchellSouza, Glaucia MendesMélo, Alícia Lie de2024-09-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-13112024-184644/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-12-06T21:35:02Zoai:teses.usp.br:tde-13112024-184644Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-12-06T21:35:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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