Construção, caracterização global e local de redes biológicas

Abstract

A Biologia Sistêmica visa a compreensão da vida através de modelos integrativos que enfatizem as interações entre os diferentes agentes biológicos. O objetivo é buscar por leis universais, não nas partes componentes dos sistemas mas sim nos padrões de interação dos elementos constituintes. As redes complexas biológicas são uma poderosa abstração matemática que permite a representação de grandes volumes de dados e a posterior formulação de hipóteses biológicas. Nesta tese apresentamos as redes biológicas integradas que incluem interações oriundas do metabolismo, interação física de proteínas e regulação. Discutimos sua construção e ferramentas para sua análise global e local. Apresentamos também resultados do uso de ferramentas de aprendizado de máquina que nos permitem compreender a relação entre propriedades topológicas e a essencialidade gênica e a previsão de genes mórbidos e alvos para drogas em humanos

Systems Biology aims to understand life process through integrative models that emphasize the interactions among biological agents. The goal is to search for universal laws, not in the description of systems parts, but on interactions patterns among systems elements. Biological networks are a powerful mathematical abstraction that allows the representation of large experimental datasets and the formulation of biological hypothesis. In this thesis we investigate biological networks that assemble information of: metabolism, protein interaction and regulation. We discuss the network construction methodology and mathematical tools to describe its local and global properties. We also present results, obtained through machine learning tools, expressing the implication of topological properties on gene essentiality, morbidity, and drugability on human genes