Métodos computacionais para a caracterização e análise da relação entre anatomia e expressão gênica em sistemas biológicos. - Travençolo, Bruno Augusto Nassif (2007)
A biologia molecular e celular tem acumulado um elevado número de fatos experimentais, como seqüências genômicas e propriedades de proteínas. Entretanto, isso não é suficiente para a compreensão dos sistemas biológicos e nem para explicar as intrincadas interações dinâmicas entre a expressão gênica e o desenvolvimento anatômico. É preciso fazer uso de métodos e ferramentas que permitam caracterizar e analisar a complexidade das interações entre o genótipo e o fenótipo, de forma a confrontar as alterações na anatomia com os padrões espaço-temporais da expressão gênica. Neste contexto, o presente trabalho propõe métodos computacionais que, a partir de imagens contendo informações anatômicas e/ou de expressão gênica, em duas e três dimensões, identificam diferentes propriedades geométricas de amostras biológicas, com a finalidade de caracterizar e analisar a relação entre anatomia e expressão gênica. O desenvolvimento desses métodos inclui o uso intensivo de técnicas de processamento de imagens e visualização computacional. Em particular, quatro propriedades geométricas são descritas: o gradiente, a simetria, a distância e a organização espacial. Para ilustrar o potencial dos métodos propostos, são usadas diversas espécies e são analisadas diferentes questões biológicas, aqui listadas: caracterização morfológica e da expressão gênica durante a cardiogênese em embriões de Zebrafish (Danio rerio); caracterização morfológica do desenvolvimento do parasita Echinococcus granulosus; e análise dos danos morfológicos em retinas de traíras (Hoplias malabaricus) causados por intoxicação mercurial. Os resultados obtidos nessas análises permitiram descrever e inferir importantes propriedades do desenvolvimento, da morfologia e dos padrões de expressão gênica desses sistemas biológicos. Com isso, é mostrado que o uso de métodos computacionais capazes de identificar e analisar, a partir de imagens, padrões espaciais de expressão gênica e sua relação com o desenvolvimento morfológico, está se tornando cada vez mais importante para o estudo do desenvolvimento, por fornecerem informações valiosas a respeito da função biológica e das interações entre os genes.