|
|
| Κωδικός Πόρου |
000355414 |
| Τίτλος |
Υπολογιστικά εργαλεία για τον εντοπισμό και μελέτη της λειτουργίας των αλληλεπιδράσεων ρυθμιστικών δικτύων |
| Άλλος τίτλος |
Development of computational tools for the identification and analysis of functional interactions of regulatory networks |
|
Συγγραφέας
|
Μανιουδάκη, Μαρία E.
|
|
Σύμβουλος διατριβής
|
Τσιώτης, Γεώργιος
Ποϊράζη, Παναγιώτα
|
| Περίληψη |
Τα κύτταρα της μαγιάς ζουν σε ένα διαρκώς μεταβαλλόμενο περιβάλλον που απαιτεί τη συνεχή αναπροσαρμογή του γενομικού τους προγράμματος, ώστε να μπορέσουν να διατηρήσουν την ομοιόστασή τους, να επιβιώσουν και να πολλαπλασιαστούν. Η γονιδιακή ρύθμιση μπορεί να αναπαρασταθεί με ένα πολύπλοκο δίκτυο αλληλεπιδράσεων που αποτελείται από τις πρωτεΐνες (μεταγραφικοί παράγοντες) και τα γονίδια που αυτές ρυθμίζουν ως απόκριση σε συγκεκριμένα ερεθίσματα. Η ανάπτυξη τεχνολογιών ταχείας ανάλυσης (high throughput) έχει συνεισφέρει στη συσσώρευση ενός μεγάλου όγκου δεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ενδοκυτταρικών δικτύων με μια ολιστική προσέγγιση. Η επεξεργασία αυτή απαιτεί ισχυρές υπολογιστικές μεθόδους ικανές να συγχωνεύουν διαφορετικούς τύπους δεδομένων και να βρίσκουν ποιοτικές και ποσοτικές συσχετίσεις μεταξύ διαφορετικών στοιχείων.
Στόχος της παρούσας διατριβής είναι να χρησιμοποιήσει τις κατάλληλες υπολογιστικές μεθόδους, συγκεκριμένα μεθόδους ομαδοποίησης και Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα, ώστε να αξιοποιήσει τα υπάρχοντα πειραματικά δεδομένα μεγάλης κλίμακας και να εξάγει τη δομή ρυθμιστικών δικτύων, να βρει ποσοτικές συσχετίσεις ανάμεσα στα συστατικά που αποτελούν τα δίκτυα αυτά και να δώσει στοιχεία για το μηχανισμό ρύθμισης αυτών των δικτύων. Η εφαρμογή των μεθόδων έγινε σε πειραματικά δεδομένα που αφορούν την απόκριση κυττάρων του στελέχους Saccharomyces cerevisiae σε διάφορες περιβαλλοντικές αλλαγές, αποτελεί όμως μια γενική μέθοδο που μπορεί δυνητικά να χρησιμοποιηθεί σε γενομικά δεδομένα οποιουδήποτε οργανισμού, είτε σε ποικίλες αποκρίσεις του ίδιου οργανισμού.
Περιληπτικά, η εργασία αυτή δείχνει ότι (α) το προφίλ έκφρασης τουλάχιστον 17/91 γονιδίων του Saccharomyces cerevisiae που σχετίζονται με στρες μπορεί να προβλεφθεί, αν είναι γνωστή η έκφραση των μεταγραφικών παραγόντων που βρίσκονται δύο επίπεδα πιο πάνω στο εκάστοτε βιολογικό μονοπάτι που καταλήγει στα γονίδια αυτά, (β) σε 30/38 από τα προσομοιωμένα δίκτυα εμφανίζεται χρονική υστέρηση μεταξύ της έκφρασης των μεταγραφικών παραγόντων δευτέρου επιπέδου και της έκφρασης του γονιδίου που αυτοί ρυθμίζουν. Σε κάθε τέτοιο δίκτυο εντοπίζεται η χρονική υστέρηση ανάμεσα στην έκφραση και την επίδραση κάθε μεταγραφικού παράγοντα στα γονίδια-στόχους. (γ) Προσομοιώνονται με επιτυχία 3 δίκτυα στα οποία ενσωματώνονται γνωστές πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις, όταν οι συγκεκριμένες πρωτεϊνες δεν εμφανίζουν διαφορικό προφίλ έκφρασης, υποδεικνύοντας τη σπουδαιότητα ενσωμάτωσης δεδομένων πέραν της γονιδιακής έκφρασης. (δ) Προβλέπεται επιτυχώς η έκφραση 2 γονιδίων σε δίκτυα που έχουν υποστεί διαταραχές στη δομή τους, επιβεβαιώνοντας την ακρίβεια της μοντελοποίησης και (ε) εντοπίζονται 6 τουλάχιστον νέες ρυθμιστικές αλληλεπιδράσεις που δεν είχαν μέχρι τώρα συσχετισθεί με αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση που σχετίζονται με το στρες.
Τα ευρήματα αυτά προτείνουν ότι ένας συνδυασμός δεδομένων γονιδιακής έκφρασης, αλληλεπιδράσεων πρωτεΐνης-DNA και ενίοτε πρωτεϊνικών αλληλεπτιδράσεων με Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα μπορεί να εντοπίσει και να μοντελοποιήσει με μεγάλη ακρίβεια διάφορα βιολογικά μονοπάτια, να συσχετίσει ποσοτικές εξαρτήσεις μεταξύ ρυθμιστών και ρυθμιζόμενων γονιδίων, να εντοπίσει χρονο-έξαρτήσεις στον τρόπο ρύθμισης και να προτείνει έτσι ένα πιθανό μηχανισμό ποσοτικού ελέγχου της γονιδιακής έκφρασης κάτω από πολλαπλές συνθήκες.
|
| Φυσική περιγραφή |
178 σ. : έγχ. εικ. ; 30 εκ. |
| Γλώσσα |
Ελληνικά |
| Θέμα |
Artificial neural networks |
|
Environmental stress |
|
Functional modules |
|
Gene expression analysis |
|
Protein-DNA interactions |
|
Regulatory networks |
|
Saccharomyces Cerevisiae |
|
Time delays |
|
Αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνης-DNA |
|
Ανάλυση γονιδιακής έκφρασης |
|
Περιβαλλοντικό στρες |
|
Ρυθμιστικά δίκτυα |
|
Ρυθμιστικές υπομονάδες |
|
Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα |
|
Χρονικές καθυστερήσεις |
| Ημερομηνία έκδοσης |
2010-01-22 |
| Συλλογή
|
Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Διδακτορικές διατριβές
|
|
|
Τύπος Εργασίας--Διδακτορικές διατριβές
|
| Εμφανίσεις |
363 |
Υπολογιστικά εργαλεία για τον εντοπισμό και μελέτη της λειτουργίας των αλληλεπιδράσεων ρυθμιστικών δικτύων
