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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Pedro de Sa Tavares Russo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Nakaya, Helder Takashi Imoto (President)
Pachón, Diego Mauricio Riaño
Reis, Eduardo Moraes Rego
Simões, Ana Carolina Quirino
Title in Portuguese
Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para análise de co-expressão gênica e sua aplicação na biologia de sistemas
Keywords in Portuguese
Análises modulares
Banco de dados
Módulos de co-expressão
Redes gênicas
Transcriptômica
Abstract in Portuguese
A Biologia de Sistemas proporciona um olhar holístico sobre os processos biológicos, integrando os diversos componentes intracelulares através de redes altamente complexas. Em particular, redes de co-expressão tem permitido nos últimos anos uma compreensão cada vez maior dos sistemas biológicos e dos mecanismos moleculares que os regem. Por outro lado, as ferramentas matemáticas e estatísticas já desenvolvidas para a análise destas redes e sistemas são, em geral, densas e pouco familiares para profissionais das áreas biológicas e da saúde. Portanto, a fim de possibilitar uma análise ao mesmo tempo relevante e facilitada, nosso grupo criou a ferramenta CEMiTool, que tem por objetivo identificar módulos de coexpressão de genes de modo automático, de maneira fácil e intuitiva para usuários com pouca ou nenhuma experiência com linguagens de programação. A fim de demonstrar a facilidade de uso da ferramenta, aplicamos o CEMiTool a mais de 1000 estudos de transcriptômica, cujos resultados foram utilizados para a confecção de um banco de dados, permitindo a integração de informações entre estudos. Além disso, para facilitar ainda mais o acesso a este tipo de análises, foi criada uma versão online da ferramenta, denominada webCEMiTool, que permite realizar as análises no navegador. Finalmente, criou-se também a ferramenta annotator, permitindo a definição automática de grupos de amostras de estudos de transcriptômica a partir do agrupamento de cadeias de caracteres presentes em dados de anotação. Todo o código está livremente disponível à comunidade.
Title in English
Development of a computational tool for gene co-expression analyses and its application in systems biology
Keywords in English
Coexpression modules
Databases
Gene networks
Modular analysis
Transcriptomics
Abstract in English
System biology methods provide a holistic view of biological processes, integrating the several intracellular molecular components via the use of highly complex networks. In particular, co-expression networks have allowed for an increasing understanding of biological systems and the complex molecular mechanisms driving them. On the other hand, previously described tools for the analysis of biological networks are in general relatively difficult to use for life and health scientists given their high mathematical and computational demand. Therefore, in order to provide at the same time a relevant and easy-to-use analysis, we have developed the CEMiTool package, which aims to identify gene coexpression modules in an automatic, easy and intuitive way for users with little to no prior computational expertise. We applied CEMiTool to over 1000 transcriptomics studies and used the results to create a new gene coexpression database, which allows users to integrate information across analyses. Moreover, to further facilitate analyses we developed an online version of the tool named webCEMiTool, which permits users to run coexpression analysis easily via browser. Finally, we also developed annotator, a package for automatically determining experimental groups based on sample annotation string similarity. All code is freely available to the community.
 
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defesa_final.pdf (10.84 Mbytes)
Publishing Date
2019-07-12
 
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