Publicação
Blueprint: documenting the complexity of metabolic regulation by reconstruction of integrated metabolic-regulatory models
| Resumo: | Um modelo metabólico consegue prever o fenótipo de um organismo. No entanto, estes modelos podem obter previsões incorretas, pois alguns processos metabólicos são controlados por mecanismos reguladores. Assim, várias metodologias foram desenvolvidas para melhorar os modelos metabólicos através da integração de redes regulatórias. Todavia, a reconstrução de modelos regulatórios e metabólicos à escala genómica para diversos organismos apresenta diversos desafios. Neste trabalho, propõe-se o desenvolvimento de diversas ferramentas para a reconstrução e análise de modelos metabólicos e regulatórios à escala genómica. Em primeiro lugar, descreve-se o Biological networks constraint-based In Silico Optimization (BioISO), uma nova ferramenta para auxiliar a curação manual de modelos metabólicos. O BioISO usa um algoritmo de relação recursiva para orientar as previsões de fenótipo. Assim, esta ferramenta pode reduzir o número de artefatos em modelos metabólicos, diminuindo a possibilidade de obter erros durante a fase de curação. Na segunda parte deste trabalho, desenvolveu-se um repositório de redes regulatórias para procariontes que permite suportar a sua integração em modelos metabólicos. O Prokaryotic Transcriptional Regulatory Network Database (ProTReND) inclui diversas ferramentas para extrair e processar informação regulatória de recursos externos. Esta ferramenta contém um sistema de integração de dados que converte dados dispersos de regulação em redes regulatórias integradas. Além disso, o ProTReND dispõe de uma aplicação que permite o acesso total aos dados regulatórios. Finalmente, desenvolveu-se uma ferramenta computacional no MEWpy para simular e analisar modelos regulatórios e metabólicos. Esta ferramenta permite ler um modelo metabólico e/ou rede regulatória, em diversos formatos. Esta estrutura consegue construir um modelo regulatório e metabólico integrado usando as interações regulatórias e as ligações entre genes e proteínas codificadas no modelo metabólico e na rede regulatória. Além disso, esta estrutura suporta vários métodos de previsão de fenótipo implementados especificamente para a análise de modelos regulatórios-metabólicos. |
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| Autores principais: | Cruz, Fernando João Pereira |
| Assunto: | Modelo metabólico à escala genómica Rede regulatória Metabolismo Regulação genética Genome-scale metabolic model Transcriptional Regulatory Network Metabolism Gene regulation Ciências Naturais::Ciências da Computação e da Informação |
| Ano: | 2023 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Um modelo metabólico consegue prever o fenótipo de um organismo. No entanto, estes modelos podem obter previsões incorretas, pois alguns processos metabólicos são controlados por mecanismos reguladores. Assim, várias metodologias foram desenvolvidas para melhorar os modelos metabólicos através da integração de redes regulatórias. Todavia, a reconstrução de modelos regulatórios e metabólicos à escala genómica para diversos organismos apresenta diversos desafios. Neste trabalho, propõe-se o desenvolvimento de diversas ferramentas para a reconstrução e análise de modelos metabólicos e regulatórios à escala genómica. Em primeiro lugar, descreve-se o Biological networks constraint-based In Silico Optimization (BioISO), uma nova ferramenta para auxiliar a curação manual de modelos metabólicos. O BioISO usa um algoritmo de relação recursiva para orientar as previsões de fenótipo. Assim, esta ferramenta pode reduzir o número de artefatos em modelos metabólicos, diminuindo a possibilidade de obter erros durante a fase de curação. Na segunda parte deste trabalho, desenvolveu-se um repositório de redes regulatórias para procariontes que permite suportar a sua integração em modelos metabólicos. O Prokaryotic Transcriptional Regulatory Network Database (ProTReND) inclui diversas ferramentas para extrair e processar informação regulatória de recursos externos. Esta ferramenta contém um sistema de integração de dados que converte dados dispersos de regulação em redes regulatórias integradas. Além disso, o ProTReND dispõe de uma aplicação que permite o acesso total aos dados regulatórios. Finalmente, desenvolveu-se uma ferramenta computacional no MEWpy para simular e analisar modelos regulatórios e metabólicos. Esta ferramenta permite ler um modelo metabólico e/ou rede regulatória, em diversos formatos. Esta estrutura consegue construir um modelo regulatório e metabólico integrado usando as interações regulatórias e as ligações entre genes e proteínas codificadas no modelo metabólico e na rede regulatória. Além disso, esta estrutura suporta vários métodos de previsão de fenótipo implementados especificamente para a análise de modelos regulatórios-metabólicos. |
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