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dc.creatorBellinaso, Augusto Loose
dc.date.accessioned2022-05-23T17:28:40Z
dc.date.available2022-05-23T17:28:40Z
dc.date.issued2022-03-31
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/24418
dc.description.abstractAround us we find several examples of complex systems, which are composed of a large number of elements that interact with each other in very complex ways. These systems range from the World Wide Web itself to energy distribution networks and protein interaction networks (PIN), which are the focus of this work. It is possible to represent the PINs, as well as other complex systems, through a set of nodes and links, forming a graph from which we can extract the properties of interest to study these networks. Among the wide variety of properties that we can use to study PINs, we focused in trying to understand the evolutionary processes that are responsible for originating the networks as we know them today. Thus, some networks were selected and from them we determined their topology and eigenvalue spectrum, in order to have comparison tools. After choosing the networks, we searched the literature for models that had already been developed in order to reproduce such networks, where we found the Barabási and Albert (BA) model and the Duplication-Divergence (DD) model. Despite being well-regarded models, they are not capable of reproducing all the relevant properties of the PINs, so that new evidence was sought for the development of a model that was more accurate and produced better results. Some studies suggests the existence of another mechanism that alongside gene duplication is responsible for the evolution of PINs: the horizontal gene transfer (HT). However, we were not able to find evidences about how this mechanism really works and how we can implement it. Thus, starting from the hypothesis that the new proteins added to an organism through HT will have a greater preference to connect and interact with the most connected proteins already existing in the network, we decided to use a modified version of the BA model to represent the HT mechanism. We then developed a new model for the evolution of PINs which is based in these two mechanisms: duplication and horizontal transfer. As we can see throughout this work, when we analyze the topology, eigenvalue spectrum and other properties of the networks generated with the new model, the results are closer to the real networks when comparing them to the results generated with the DD model, which supports and strengthen the idea that gene duplication is not the only mechanism behind the evolutionary proccess of protein interaction networks.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectRedes de interações entre proteínaspor
dc.subjectTopologiapor
dc.subjectEspectro de autovalorespor
dc.subjectDuplicaçãopor
dc.subjectTransferência horizontalpor
dc.subjectProtein interaction networkseng
dc.subjectTopologyeng
dc.subjectEigenvalue spectrumeng
dc.subjectDuplicationeng
dc.subjectHorizontal transfereng
dc.titleUm modelo para a evolução de redes de proteínas contemplando a transferência horizontal de genespor
dc.title.alternativeA model for protein interaction networks evolution contemplating horizontal gene transfereng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoA nossa volta encontramos diversos exemplos de sistemas complexos, que são sistemas compostos por um grande número de elementos que interagem entre si de maneiras bastante complexas. Esses sistemas vão desde a World Wide Web até redes de distribuição de energia e redes de interações entre proteínas, que é o objeto de estudo do presente trabalho. É possível representar as redes de interações entre proteínas, bem como os demais sistemas complexos, através de um conjunto de nós e links, formando um grafo a partir do qual poderemos extrair as propriedades de interesse dessas redes. Dentre as mais variadas propriedades das redes, o presente trabalho foca em tentar entender como ocorreram os processos evolutivos que deram origem a essas redes da maneira como as conhecemos hoje. Assim, foram selecionadas algumas redes e a partir delas determinamos a topologia e o espectro de autovalores das mesmas, de modo que seja possível ter ferramentas de comparação. Após a escolha das redes, buscamos na literatura modelos que já foram desenvolvidos com o intuito de reproduzir tais redes, onde encontramos os modelos de Barabási e Albert (BA) e o modelo Duplication-Divergence (DD). Apesar de serem modelos bem conceituados, os mesmos não são capazes de reproduzir todas as propriedades relevantes das redes de interações entre proteínas, de modo que passou-se a buscar novas evidências para o desenvolvimento de um modelo que fosse mais preciso e produzisse resultados mais próximos do esperado. Alguns estudos e evidências sugerem que além da duplicação de genes, existe outro mecanismo por trás da evolução das redes de interações entre proteínas, e esse mecanismo é conhecido como Transferência Horizontal de genes (TH). No entanto, não foram encontradas evidências que indicassem como esse mecanismo realmente funciona e como poderia ser implementado para criar novas redes. Assim, partindo da hipótese de que as novas proteínas inseridas num organismo por meio da TH teriam uma maior preferência de se conectarem e interagirem com as proteínas com um grande número de interações já existentes na rede, optou-se por utilizar uma versão modificada do mecanismo do modelo BA para representar a TH. Dessa forma, desenvolveu-se um novo modelo para a evolução das redes de interações entre proteínas que engloba esses dois mecanismos: duplicação e transferência horizontal. Como poderá ser visto ao longo do trabalho, ao analisarmos a topologia, o espectro de autovalores e outras propriedades das redes geradas pelo novo modelo, veremos que esses resultados são mais próximos do que vemos para as redes reais quando comparado ao que é gerado pelo modelo DD, fortalecendo, assim, a ideia de que a duplicação não é o único mecanismo por trás da evolução das redes de interações entre proteínas.por
dc.contributor.advisor1Mombach, Jose Carlos Merino
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7661373078999069por
dc.contributor.referee1Schmidt, Mateus
dc.contributor.referee2Metz, Fernando Lucas
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8253952809659100por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentFísicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências Naturais e Exataspor


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