EEFINDER, uma ferramenta para a identificação de elementos endógenos no genoma de Eucariotos

Abstract

Transferência gênica horizontal (HGT) é um evento biológico onde ocorre a transferência de material genético entre espécies sem vínculo parental. Esse evento pode ocorrer entre espécies de diferentes níveis taxonômicos, desde gênero até reinos diferentes, como por exemplo entre bactérias/vírus e eucariotos. Os fragmentos de DNA derivados da HGT podem ser fixados na população caso a infecção ocorra em células da linhagem germinativa e dependendo da evolução da espécie pode ser fixado e transmitido para as próximas gerações. Esses elementos endogenizados (EEs) podem ser utilizados para inferir relações hospedeiro-patógeno de longo prazo. Além disso, esses elementos podem ser identificados como falsos positivos em análises de metagenômica viral, vigilância genômica e técnicas de identificação bacteriana por marcadores moleculares. Esses falsos positivos são gerados pela semelhança a nível genético com organismos circulantes, assim gerando falsos positivos nestes estudos. Esse problema pode ser resolvido com a montagem de um banco de dados com o conteúdo de EEs presentes no genoma de eucariotos. Atualmente não existem metodologias padronizadas para identificação desses elementos endógenos. Os estudos existentes usam metodologias diversas e filtragens manuais que aumentam o enviesamento dos resultados e dificultam a reprodutibilidade dos achados. Nesse contexto, uma ferramenta computacional padronizada se torna de extrema importância para aumentar a reprodutibilidade e avanço metodológico da identificação e caracterização dos elementos endógenos. Portanto o presente trabalho se propõe a desenvolver e testar uma ferramenta intitulada EEfinder que tem como objetivo identificar elementos endogenizados originados por HGT em genomas de eucariotos. A ferramenta foi desenvolvida em Python 3 utilizando o paradigma de programação orientada a objetos (POO). A execução do EEfinder apresenta 6 etapas: tratamento dos dados de entrada; busca dos elementos por algoritmos de alinhamento; filtragem dos elementos por banco de proteínas do hospedeiro; assinatura taxonômica; junção de elementos fragmentados e extração de regiões flanqueadoras. A ferramenta encontra-se disponível em https://github.com/WallauBioinfo/EEfinder, com documentação para instalação e instruções de uso. O teste de sensibilidade teve o objetivo de identificar EVEs (Elementos Virais Endogenizados) e EBEs (Elementos Bacterianos Endogenizados) demonstrando que a ferramenta atingiu resultados similares aos encontrados na literatura. Foi realizada a comparação entre os métodos de alinhamento (BLAST e DIAMOND), mostrando o BLAST como mais sensível. Nos testes de consumo de recursos computacionais, a ferramenta apresentou um baixo uso de recursos computacionais, podendo ser utilizado em computadores pessoais. O trabalho entrega uma ferramenta para identificação de elementos virais/bacterianos endógenos em genomas eucariotos que aumenta a reprodutibilidade no campo de pesquisa de elementos endógenos.