Comparação de redes de interação de resíduos (RINs) como uma forma de avaliar a variação conformacional de proteínas
dc.contributor.advisor | Lima, João Paulo Matos Santos | |
dc.contributor.advisorID | pt_BR | |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/3289758851760692 | pt_BR |
dc.contributor.author | Fonseca, Felipe Vieira da | |
dc.contributor.authorID | pt_BR | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/6673321910867647 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Souza, Gustavo Antônio de | |
dc.contributor.referees1ID | pt_BR | |
dc.contributor.referees1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1012629455821774 | pt_BR |
dc.contributor.referees2 | Cunha, Rodrigo Maranguape Silva da | |
dc.contributor.referees2ID | pt_BR | |
dc.contributor.referees2Lattes | http://lattes.cnpq.br/1918056067943429 | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2021-08-11T17:38:37Z | |
dc.date.available | 2021-08-11T17:38:37Z | |
dc.date.issued | 2020-06-30 | |
dc.description.abstract | Changes in the amino acid sequence may result in alterations in the three-dimensional protein structure, which may lead to partial or complete loss of function. One way to represent the chemical interactions between all amino acids in a protein is through the construction of residue interaction networks (RINs). In RINs, a graph represents the protein 3D structure, with the nodes as amino acid residues, and the edges as the physicochemical interactions between amino acids. We hypothesize that the comparison between RINs of the same protein in different conformations can be used to evaluate the effects of mutations and polymorphisms, as well as for the analysis and validation of theoretical protein models. Therefore, the present work aimed to build a tool to compare different RINs for a protein and to use such data to estimate conformational differences between proteins and also validate models generated by homology modeling. RINs were created using the RING 2.0 (Residue Interaction Network Generator) program. The tool developed for this purpose, called Comparator of Residue Interaction Networks (CoRINs), compares all RIN nodes generated from different structure files (PDBs) of the same protein, taking into account position, chain and residue, as well as their interactions with the other amino acids. The tool also presents a plot that estimates the variation of interactions formed by each residue, which we propose as an estimate for the conformational alterations of that protein site, from a set of compared PDBs. As a possible application for this tool, we used a dataset with oncogenes and tumor suppressor genes with their respective reported mutations mapped according to the connectivity deviation of each residue. Then we retrieved the different conformations for each resulting protein from a bank of structural conformers and constructed the RINs using the software RING 2.0 and compared them with CoRINs. The results show that mutations occurring in the tested oncogenes are more likely to occur in protein sites with a more significant deviation in the mean number of chemical interactions. Additionally, most of these genes’ mutations annotated as pathogenic and associated with clinical cancer cases occurred at sites with the most significant changes in chemical and physical interactions. These results demonstrate that the CoRINs tool can be useful in identifying non-covalent interactions essential for protein structure maintenance and in evolutionary studies, such as in the maintenance of homologous proteins function with high sequence divergence, as well as for the comparison and validation of theoretical structural models. | pt_BR |
dc.description.resumo | Alterações na sequência primária de aminoácidos podem resultar em alterações na estrutura tridimensional de proteínas e perda parcial ou total da sua função. Uma forma de representar as ligações e interações entre todos os aminoácidos de uma proteína é por meio das redes de interação de resíduos (RINs). Nas RINs a estrutura 3D de proteínas são apresentadas na forma de grafos, onde os nós representam os resíduos de aminoácidos e as arestas representam as interações físico-químicas entre os aminoácidos. Nossa hipótese é que a comparação entre RINs de uma mesma proteína em diferentes conformações pode ser utilizada para avaliação dos efeitos de mutações e polimorfismos, assim como para a análise e validação de modelos teóricos. Portanto, o estudo tem por objetivo construir uma ferramenta para comparação de diferentes RINs para uma proteína e utilizar tais dados para pontuar diferenças conformacionais entre proteínas e na validação de modelos gerados por homologia. As RINs foram criadas utilizando o RING 2.0 (Residue Interaction Network Generator). A ferramenta desenvolvida para isso, chamada de CoRINs (Comparator of Residue Interaction Networks), compara todos os nós de RINs geradas a partir de diferentes arquivos de estrutura (PDBs) de uma mesma proteína, levando em consideração a posição, a cadeia e o resíduo, bem como suas interações com os outros aminoácidos. A ferramenta apresenta um gráfico que estima a variação de interações formadas por cada resíduo, que pode ser utilizado com uma estimativa para a variação conformacional daquele sítio proteico, a partir do conjunto de PDBs comparados. Como aplicação para a ferramenta, utilizamos um conjunto de dados com oncogenes e genes supressores de tumor e suas respectivas mutações reportadas. Estas foram mapeadas de acordo com a variação da conectividade de cada resíduo. Os resultados demonstram que mutações associadas aos oncogenes apresentam uma maior tendência de ocorrer em sítios com maior variação na quantidade de interações em seus resíduos. Adicionalmente, a maioria das mutações anotadas como patogênicas e associadas ao câncer nestes genes ocorreu em sítios com maior quantidade de mudanças em interações químicas e físicas. Tais resultados demonstram que a ferramenta CoRINs pode ser útil na identificação das ligações químicas secundárias e interações não-covalentes essenciais à manutenção da estrutura proteica, podendo ser utilizada em estudos evolutivos, como na manutenção da função de proteínas homólogas com alta divergência de sequência primária e também na comparação e validação de modelos estruturais teóricos. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.identifier.citation | FONSECA, Felipe Vieira da. Comparação de redes de interação de resíduos (RINs) como uma forma de avaliar a variação conformacional de proteínas. 2020. 60f. Dissertação (Mestrado em Bioinformática) - Instituto Metrópole Digital, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/33100 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOINFORMÁTICA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | RINs | pt_BR |
dc.subject | Mudanças conformacionais | pt_BR |
dc.subject | Mutações | pt_BR |
dc.subject | Interações químicas | pt_BR |
dc.title | Comparação de redes de interação de resíduos (RINs) como uma forma de avaliar a variação conformacional de proteínas | pt_BR |
dc.title.alternative | Comparison of residue interaction networks (RINs) to assess conformational protein variation | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
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