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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

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

Introdução

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

Introdução

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

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


Sequências alinhadas sobre o TSS (4000 pb) Convertidos em valores numéricos de acordo

com o perfil estrutural Valores obtidos normalizados

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

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;18:310-323Copyright © 2008, Cold Spring Harbor Laboratory Press


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)

Structural profile of promoters for genes transcribed by different polymerases.



Relationship between structural profiles and known core

promoter elements

4 elementos TATA, INR, BRE, and CpG islands

Relação entre presença e perfil observado


promoter elements

Structural profiles of RNAP II promoters containing known motifs or elements versus promoters for which the presence of motifs cannot be demonstrated.




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

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

Structural profile (blue) of human chromosome 21 between position 32,000,000 bp and 33,000,000 bp.



Resultados entre perfis estruturais

Resultados

Outros Resultados

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

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