PCC146 - Reconhecimento de Padrões Sávio Gonçalves Carvalho 2º Seminário sobre estado da arte: Generic eukaryotic core promoter prediction using structural.

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1 PCC146 - Reconhecimento de Padrões Sávio Gonçalves Carvalho 2º Seminário sobre estado da arte: Generic eukaryotic core promoter prediction using structural features of DNA Thomas Abeel, Yvan Saeys, Eric Bonnet, Pierre Rouzé, and Yves Van de Peer Genome Research, 2008

2 Generic eukaryotic core promoter prediction using structural features of DNA Introdução Properties of the core promoter region Relationship between structural profiles and known core promoter elements Promoter prediction and comparison to the state of art Resultados Conclusion

3 Introdução Porquê predizer promotores? Descoberta de genes Genomas sem suporte experimental disponível Guiar novos experimentos

4 Introdução

5

6 PPP Machine learning Discriminant analyses, Hidden Markov Models, Artificial Neural Networks, etc Desvantagens Difíceis de treinar Difíceis de interpretar Espécie-específicos Presença de motifs específicos (TATA-box) Performance EP3 Introdução

7 Properties of the core promoter region Características composicionais e estruturais Stabilizing energy of Z-DNA; DNA denaturation values; protein-induced deformability; duplex-free energy, etc Capacidade discriminativa Florquin et al (2005) Genes variados em cada cluster Proteínas reconhecem características estruturais ao invés de sequências de nucleotídeos

8 Properties of the core promoter region Sequências alinhadas sobre o TSS (4000 pb) Convertidos em valores numéricos de acordo com o perfil estrutural Valores obtidos normalizados

9 Examples of numerical profiles representing structural properties of the DNA in human over long-range distances around the transcription start site (TSS) (2000 bp upstream and 2000 bp downstream). Abeel T et al. Genome Res. 2008;18:310-323 Copyright © 2008, Cold Spring Harbor Laboratory Press

10 Examples of numerical profiles representing different species using the same property (inverted base stacking value) over long-range distances around the transcription start site (TSS) (2000 bp upstream and 2000 bp downstream). Abeel T et al. Genome Res. 2008;18:310-323 Copyright © 2008, Cold Spring Harbor Laboratory Press

11 Properties of the core promoter region Relação entre genomas e tamanho das regiões de picos e fendas Procariotas: ~100 pb Fungi: algumas centenas de pb Plantas: ~1000 pb 2000 pb em mamíferos Diferenças entre promotores de diferentes tipos de RNAP (I, II e III)

12 Structural profile of promoters for genes transcribed by different polymerases. Abeel T et al. Genome Res. 2008;18:310-323 Copyright © 2008, Cold Spring Harbor Laboratory Press

13 Relationship between structural profiles and known core promoter elements 4 elementos TATA, INR, BRE, and CpG islands Relação entre presença e perfil observado

14 Relationship between structural profiles and known core promoter elements

15 Structural profiles of RNAP II promoters containing known motifs or elements versus promoters for which the presence of motifs cannot be demonstrated. Abeel T et al. Genome Res. 2008;18:310-323 Copyright © 2008, Cold Spring Harbor Laboratory Press

16 Relationship between structural profiles and known core promoter elements TATA box Maior instabilidade na sequência Perfis estruturais similares em sua ausência INR Acentua a transição estabilidade-instabilidade Sem diferenças significativas em grande escala BRE Valor de perfil mais alto quando presente Mesma constatação em grande escala CpG Amplitude mais baixa quando ausente

17 Promoter prediction and comparison to the state of art Perfis estruturais com valores significativos bem posicionados próximos ao TSS Janelas de 400 pb foram utilizadas Sem overlap entre elas Suavização por janelas proibe detecção exata do TSS Funciona para core promoter Baixa quantidade de FP

18 Structural profile (blue) of human chromosome 21 between position 32,000,000 bp and 33,000,000 bp. Abeel T et al. Genome Res. 2008;18:310-323 Copyright © 2008, Cold Spring Harbor Laboratory Press

19 Resultados entre perfis estruturais

20 Resultados

21 Outros Resultados

22 Conclusões Vantagens do EP3 Não requer treinamento Não necessita modificação de parâmetros (em geral) Boa performance Método simples Capaz de trabalhar sobre outros genomas eucarióticos sem modificação