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Type: Tese de Doutorado
Title: Mutagraph: modelos e algoritmos para predição na afinidade de complexos proteicos através de Graph Kernel e métricas de redes complexas
Authors: Laerte Mateus Rodrigues
First Advisor: Raquel Cardoso de Melo
First Co-advisor: Douglas Eduardo Valente Pires
Abstract: Mutações em regiões codicadoras podem afetar estrutura e função proteicas levando ao seu mau funcionamento, estando esse relacionado a diversas desordens hereditárias além de também estarem relacionadas ao surgimento e predisposição a diversos tipos de cânceres. Mutações do tipo missense, onde há troca de um aminoácido por outro, são um tipo comum de alteração genética que pode afetar a função proteica por sua desestabilização e/ou alteração da anidade entre proteína e seus parceiros, sejam esses pequenas moléculas ou outras proteínas. A despeito de relevantes esforços descritos na literatura com o intuito de elucidar a relação entre mutações missense e seu impacto na estabilidade da estrutura proteica e, por conseguinte, sua função, prever o efeito de uma mutação na anidade de um complexo quaternário proteico ainda é um grande desao. Interações proteínaproteína são importantes para o desempenho de diversas funções no organismo e são delicadamente reguladas. Entender como mutações afetam a anidade de complexos proteicos podem auxiliar no entendimento de seu papel em doenças bem comopermitiraengenhariadeinterfacesproteicasparapropósitosbiotecnológicos. Nesse contexto, apresentamos MutaGraph, uma nova abordagem computacional, quantitativa e baseada na estrutura tridimensional para a predição do efeitos de mutações missense na anidade de complexos proteicos baseada em graph kernels e métricas de redes complexas. Utilizando bases de dados que relacionam mutações em interfaces de complexos proteicos com estruturas resolvidas e parâmetros termodinâmicos experimentalmente determinados de seus efeitos, utilizamos técnicas de aprendizado supervisionado para treinar e avaliar modelos preditivos. O MutaGraph conseguiu prever de forma bem sucedida o efeito de mutações em interfaces proteicas, alcançando uma correlação de Pearson de até 0,84 em validação cruzada. O método proposto está disponível livremente como um servidor web, que implementa técnicas para visualização do efeito de mutações que pode ser acessado em http://bioinfo.umfg.br/mutagraph.
Abstract: Mutations in coding regions can aect the structure and the function of a protein leading to malfunction and still related to hereditary disorders and propensity to several cancers. Missense mutation types, where have the change of one amino acid to another it is a common type of genetic exchange could aect the proteins function by destabilizing and/or anity change between the protein and others partners, it will be small molecules and other proteins. In spite of relevant eorts describedintheliteratureinelucidatingtherelationshipbetweenthemissensemutation and your impact on protein stability structure and therefore your function, predicting your mutation in the anity of the protein quaternary complex is still a great challenge. Protein-protein interactions are essential for the performance of various functions in the body and are carefully regulated. Understanding how mutations can aect the anity of protein complexes may aid in understanding their role in diseases as well as providing the engineering of protein interfaces for biotechnological purposes. In this context, we present MutaGraph, a new computational, quantitative and three-dimensional approach based on the prediction of the eects of missense mutations on the anity of protein complexes based on graph kernels and complex network metrics. Using databases that describe mutations in protein complex interfaces with resolved structures and experimentally determined thermodynamic parameters of their eects, we use supervised learning techniques to train and evaluate predictive models. MutaGraph was able to successfully predict the eect of mutations in protein interfaces, achieving a Pearson correlation of up to 0,84 in cross-validation. The proposed method is freely available as a web server, which implements techniques for visualizing the eect of mutations and can be accessed at http://bioinfo.umfg.br/mutagraph.
Subject: Bioinformática
Mutação
Redes complexas
Proteinas
análise de regressão
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B97EFJ
Issue Date: 7-Nov-2017
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