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Type: Tese de Doutorado
Title: Predição computacional de interações de proteína-proteína em proteomas preditos de Leishmania
Authors: Antônio Mauro Rezende
First Advisor: Jeronimo C. Ruiz
Abstract: Os parasitos Tripanosomatídeos Leishmania braziliensis, Leishmania infantum e Leishmania major são importantes patógenos humanos. Apesar de anos de estudo e da disponibilidade de seus genomas, nenhuma vacina eficaz foi desenvolvida até o presente momento, e os tratamentos disponíveis em geral são altamente tóxicos. Portanto, está claro que apenas estudos integrados com uma abordagem interdisciplinar terão sucesso na tentativa de buscar novos alvos paradesenvolvimento de drogas e vacinas. Uma parte essencial deste racional está relacionada ao estudo de redes de interações de proteínas as quais podem fornecer um melhor entendimento de interações proteicas complexas em sistemas biológicos. Assim, na presente tese de doutorado modelamos redes de interações de proteínas para as três espécies de Leishmania citadas acima através do método computacional que utiliza comparação de sequência (Interolog Mapping), e desenvolvemos um sistema de pontuação combinado para avaliar a robustez das predições. A avaliação de desempenho da abordagem de predição de redes foi realizada utilizando o conjunto de dados de interação de proteínas de Escherichia coli como padrão ouro positivo e negativo, e o valor de AUC obtido foi 0,94. Como resultado, 39.420, 45.325 e 43.531 interações foram preditas para L. braziliensis, L. Infantum e L. major, respectivamente. Para cada rede predita, as 20proteínas melhor ranqueadas pelo índice topológico MCC (Maximal Centrality Clique) foram selecionadas. Além disso, informações relacionadas ao grau de conservação da sequência proteica entre os ortólogos, grau de identidade comparado às proteínas de hospedeiros potenciais, e potencial imunológico foi integrado. Aqui vale a pena ressaltar que os algoritmos utilizados para predição de epítopos foram previamente avaliados em relação ao seus desempenhos. A avaliaçãoocorreu utilizando dados da base IEDB como padrão ouro. Deste modo, os programas com melhor desempenho foram então empregados.Portanto, esta integração fornece um melhor entendimento e sabilidade das redes preditas o que pode ver valioso para seleção de novos alvos biológicos potenciais para desenvolvimento de drogas e vacinas. Outro ponto que mereceu atenção neste estudo esta vinculado à modularidade das redes, em especial os módulos conservados, característica chave quando se está interessado em desestabilizar a rede de interação de proteína com propósitos de droga e vacina. Estas análises revelaram um padrão associado com renovação do repertórioproteico. Além disso, aproximadamente 50% das proteínas descritas como hipotéticas presentes nas redes de interação receberam algum grau de anotação funcional, o que representa uma contribuição importante uma vez que aproximadamente 60% do proteoma predito das espécies do gênero Leishmania não possui nenhuma predição defunção.
Abstract: The Trypanosomatid parasites Leishmania braziliensis, Leishmania infantum and Leishmania major are important human pathogens. Despite years of study and the availability of their genomes, no effective vaccine was developed until the present moment, and the available treatments are in general highly toxic. Therefore, it is clear that only integrated studies with an interdisciplinary approach will be succeeded intrying to search new targets for drug and vaccine development. One essential part of this rational is related to protein-protein interactionnetwork (PPI) study which can provide a better understanding of complex protein interactions in biological systems. Thus, in the present doctorate thesis, we modeled PPI for the three above cited species of Leishmania by the computational method that uses sequence comparison approach (Interolog Mapping), and developed a system of combined score to evaluate the robustness of the predictions. The performance evaluation of the PPI prediction approach was performed using a set of protein interaction data of Escherichia coli as gold standard, and the value of AUC found was 0.94. As result, 39,420, 45,325, and 43,531 interactions were predicted for L. braziliensis, L. infantum and L. major, respectively. For each PPI predicted, the top 20 ranked proteins in according to topological index MCC (Maximal Centrality Clique) were selected. Furthermore, information related to the conservation of protein sequence among orthologs, level of identity compared to potential host proteins, and immunological potential were integrated. Here, it is worth highlighting that the algorithms used to epitope prediction had their performances previously evaluated. This was performed utilizing data from IEDB as gold standard. Hence, the programs with the best performance were employed. Therefore, this integration provides a better understanding and usability of the PPIs predicted which can be valuable for selection of new biological targets for drug and vaccine development.Other point that deserved attention in this study is linked to network modularity, focusing on conserved modules, key feature when one is interested in destabilizing the PPI for drug and vaccine purpose. These analyses revealed a pattern associated with protein turnover. In addition, nearly 50% of the proteins describes as hypothetical present in the PPIs received some level of functional annotation, which represent an important contribution since approximately 60% of predicted proteome of species from Leishmania genus does not have any functional prediction.
Subject: Proteoma
Leishmania
Bioinformática
Proteínas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-998GUB
Issue Date: 14-Dec-2012
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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