dc.creator | Bellinaso, Augusto Loose | |
dc.date.accessioned | 2022-05-23T17:28:40Z | |
dc.date.available | 2022-05-23T17:28:40Z | |
dc.date.issued | 2022-03-31 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/24418 | |
dc.description.abstract | Around 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.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Redes de interações entre proteínas | por |
dc.subject | Topologia | por |
dc.subject | Espectro de autovalores | por |
dc.subject | Duplicação | por |
dc.subject | Transferência horizontal | por |
dc.subject | Protein interaction networks | eng |
dc.subject | Topology | eng |
dc.subject | Eigenvalue spectrum | eng |
dc.subject | Duplication | eng |
dc.subject | Horizontal transfer | eng |
dc.title | Um modelo para a evolução de redes de proteínas contemplando a transferência horizontal de genes | por |
dc.title.alternative | A model for protein interaction networks evolution contemplating horizontal gene transfer | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | A 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.advisor1 | Mombach, Jose Carlos Merino | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7661373078999069 | por |
dc.contributor.referee1 | Schmidt, Mateus | |
dc.contributor.referee2 | Metz, Fernando Lucas | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/8253952809659100 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Física | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Naturais e Exatas | por |