JNOM : uma ferramenta para encontrar motifs

Abstract

A regulação gênica está intimamente ligada com a transcrição de proteínas, e esse mecanismo é muito importante para o desenvolvimento dos seres vivos, pois é através dele que os organismos conseguem sintetizar proteínas. Um interessante problema da biologia moderna é o entendimento de mecanismos da regulação da transcrição. Muitos aspectos dessa regulação envolvem fatores de transcrição (proteínas ligantes ao DNA). Esses fatores regulam a expressão gênica pela conexão em posições específicas de regiões do genoma (conjunto de genes de uma espécie) que podem estar próximas ou não, como veremos em maiores detalhes oportunamente. Os fatores de transcrição conectam-se a subseqüências especificas de DNA, os promotores, que podem, com dificuldade, ser determinados por análises biológicas. Esse alto grau de dificuldade motiva os cientistas a procurarem meios computacionais mais rápidos e eficientes para solucionar o problema da busca pelos sítios de ligação dos promotores. O crescente aumento da disponibilidade de seqüências completas de genoma motiva tentativas de entender e modelar o mecanismo regulatório através de análises computacionais. A identificação de sítios de ligação envolve duas etapas principais: aprender modelos de sítios de ligação e buscar sítios em novas seqüências. Parte do trabalho foi desenvolver uma ferramenta para auxiliar os cientistas na busca por essas regiões especiais, os motifs, no genoma. Como desenvolvemos essa ferramenta usando Java, combinamos o fonema inglês da letra "J" com o sufixo "nom" da palavra "genom" para compor o nome da ferramenta e a chamamos de Jnom. A primeira tarefa é aprender modelos de sítios de ligação em potencial em um dado genoma. Usam-se exemplos de sítios de ligação verificados biologicamente e tenta-se encontrar sítios similares em outras regiões promotoras. Em seguida, é necessário descobrir uma seqüência de motifs em uma coleção de longas seqüências que são supostamente ligadas pelo mesmo fator. Neste caso, um motif encontrado indica um possível fator desconhecido que regula o conjunto de genes. A natureza combinatória dos fatores de transcrição é o mecanismo pelo qual as células dos seres superiores (eucariotes) atuam para controlar a expressão de conjuntos inteiros de genes. A intenção deste trabalho é investigar essa natureza combinante e tentar utilizar esse fato para melhorar o desempenho em relação a ferramentas existentes. O principal objetivo dessa pesquisa é construir uma ferramenta capaz de considerar a ação combinada dos fatores de transcrição através da seqüência de genes para encontrar novos motifs a partir de alguns já conhecidos