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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Amanda Rusiska Piovezani
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Buckeridge, Marcos Silveira (President)
Cesarino, Igor
Hashimoto, Ronaldo Fumio
Margarido, Gabriel Rodrigues Alves
Nishiyama Junior, Milton Yutaka
Title in Portuguese
Systems Integration Tool: uma ferramenta para integração e visualização de dados em larga escala e sua aplicação em cana-de-açúcar
Keywords in Portuguese
Aerênquima
Biologia de sistemas
Cana-de-açúcar
Integração de dados
Parede celular
Redes complexas
Abstract in Portuguese
As respostas das plantas ao ambiente são orquestradas por fatores genéticos, bem como sua flexibilidade metabólica, uma vez que essas são sésseis. As respostas das plantas ao ambiente são regidas por fatores genéticos, bem como sua flexibilidade metabólica, uma vez que essas são sésseis. A forma com que os padrões gênicos e metabólicos redundam entre as células, refletem nos diferentes níveis organizacionais (célula, tecido, órgão e até o organismo como um todo). Por isso, para entendermos as respostas das plantas em determinados estágios de desenvolvimento ou condições é importante explorarmos ao máximo os diferentes níveis de regulação. Neste sentido, tem crescido a quantidade de dados biológicos obtidos através de métodos que produzem dados em larga escala, visando um estudo de forma sistêmica. Embora existam várias ferramentas para a integração de dados biológicos, elas estão desenvolvidas para organismos modelos, inviabilizando análises para outros, como a cana-de-açúcar, que possui vários dados biológicos disponíveis, mas com genoma complexo e incompleto. Tendo em vista a importância econômica da cana-de-açúcar e o interesse em entendermos o processo de degradação da parede celular, desenvolvemos a ferramenta SIT (Systems Integration Tool), para integração dos dados disponíveis (transcritoma, proteoma e atividade enzimática). A implementação da ferramenta foi realizada utilizando as linguagens de programação Perl e Java. SIT possui uma interface gráfica, podendo ser executada localmente, a qual possibilita a integração de até seis diferentes conjuntos de dados. A visualização do resultado é obtida na forma de redes complexas, permitindo ao usuário a visualização e edição dinâmica da integração. O uso da SIT permitiu no presente estudo, entre outros, a identificação de elementos chave na degradação da parede celular, presentes nos diferentes conjuntos de dados explorados, apontando portanto, potenciais alvos de estudos experimentais. SIT pode ser aplicada à diferentes conjuntos de dados, a qual poderá auxiliar em estudos futuros em várias áreas do conhecimento.
Title in English
Systems Integration Tool: an integration and visualization tool for big data and their application on sugarcane
Keywords in English
Aerenchyma
Big data integration
Biological networks
Cell wall
Sugarcane
System biology
Abstract in English
Plant are sessile organisms, and their responses to environmental stimuli are orchestrated by genetic factors, as well as by their metabolic flexibility. Inside the cell, there are genetic and metabolic patterns responsible for cell redundancy, and that reflects on different organizational levels (cell, tissue, organ, until a whole organism). Thus, to understand plant responses to certain conditions, it is important to understanding different regulatory levels. Recently, there was a large increase in availability of biological data. This happened due to the advance in next-generation sequencing techniques, which now enables more profound system biology studies. Despite the availability of several integration tools for analysis of biological data, these were developed for organism modeling. However, such tools are partially effective for sugarcane, for which there are large amounts of data, but has incomplete genome data. Due to the economic importance of sugarcane and aiming at understanding cell wall degradation process, we develop the software Systems Integration Tool (SIT). The tool integrates available data (transcriptomics, proteomics, and enzymatic activity). The implementation was performed in Perl and Java. SIT has a graphical interface, standalone execution, enabling integration until six layers of data. Integration results are generated as complex networks, allowing the users to visualize and dynamically edit the networks. The present study allowed the identification of key cell wall regulatory elements present on different data sets pointing out to potential targets for experimental validation. SIT can be applied to various data sets being capable of helping future studies in different areas of knowledge.
 
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Publishing Date
2019-07-12
 
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