Análisis de redes complejas en sistemas biomoleculares

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2014-12-22

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

REDES COMPLEJAS - REDES DE INTERACCION DE PROTEINAS - REDES MULTICAPA - REPOSICIONAMIENTO DE FARMACOS - ENFERMEDADES TROPICALES - COMPLEX NETWORKS - PROTEIN INTERACTION NETWORKS - MULTILAYER NETWORKS - DRUG REPOSITIONING - TROPICAL DISEASES

Descripción:

Dentro de una célula coexisten diferentes tipos de biomoléculas que participan en intrincadas redesde interacciones físicas y bioquímicas. Las mismas facilitan la supervivencia de la célula y hacen deella un sistema extremadamente complejo. La descripción de estas interacciones bajo la perspectiva deredes complejas ofrece la posibilidad de estudiar propiedades colectivas emergentes, detectar patronesde organización y proveer una visión global de la célula como sistema. Estas redes presentan estructuramodular no trivial. Numerosos trabajos han puesto esfuerzos en correlacionar esta estructura modular congrupos de biomoléculas que llevan a cabo funciones biológicas específicas. No obstante, un problema deese enfoque es el hecho de que la estructura modular observada en una red depende de la escala adoptadaasí como de los algoritmos de agrupamiento utilizados. Esta tesis hace especial énfasis en comprender cómo distintos algoritmos de agrupamiento y sus nivelesde resolución implícitos pueden afectar a los análisis biológicos subsecuentes. Se consideró una redde interacción de proteínas, y distintos conjuntos de proteínas involucradas en procesos de envejecimientocelular y vías de se˜nalización. Se emplearon dos algoritmos de agrupamiento ampliamente reconocidos,uno basado en teoría de información y otro en optimización de la modularidad de la red. Mientras que elprimer tipo es capaz de detectar estructuras topológicas libres de escala característica, el segundo tienelímite de resolución bien definido. Los resultados obtenidos sugieren que si bien ambos algoritmos obtienenparticiones de similar modularidad, las mismas difieren significativamente en el nivel de congruenciabiológica, el grado de granularidad de las descripciones modulares y en la capacidad para detectar asociacionesestadísticamente significativas entre los conjuntos de proteínas considerados y los respectivos rolescartográficos de la red. Por otro lado se abordó el problema de reposicionamiento de fármacos en el contexto de enfermedadestropicales desatendidas. Para ello, se construyó y caracterizó una red multicapa compuesta porfármacos, proteínas de múltiples especies y diversos tipos de relaciones estructurales, químicas, metabólicasy de bioactividad. Empleando técnicas de priorización en redes complejas se abordaron dos problemasbiológicos de interés. Por un lado la priorización de potenciales blancos de droga en un organismopatógeno de interés. Por otro lado la búsqueda de blancos de drogas con actividad probada sobre un organismo,pero cuyos mecanismos y blancos de acción permanecen desconocidos. Los resultados fueron validados computacionalmente y discutidos desde un punto de vista biológicoen base a bibliografía reciente. En suma los resultados indican que el enfoque adoptado resulta de granutilidad para guiar experimentos que busquen entender los mecanismos de acción de drogas que aún permanecendesconocidos.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5636_Berenstein