http://repositorio.unb.br/handle/10482/55682| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| MatheusDeCastroLeitao_DISSERT.pdf | 14,95 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
| Título: | Identificação de regiões genômicas seguras para aplicações de biologia sintética |
| Autor(es): | Leitão, Matheus de Castro |
| Orientador(es): | Pappas Júnior, Georgios Joannis |
| Coorientador(es): | Coelho, Cíntia Marques |
| Assunto: | Saccharomyces cerevisiae Python Biologia sintética Genomas |
| Data de publicação: | 17-Ago-2026 |
| Data de defesa: | 29-Jan-2024 |
| Referência: | LEITÃO, Matheus de Castro. Identificação de regiões genômicas seguras para aplicações de biologia sintética. 2024. 88 f., il. Dissertação (Mestrado em Biologia Molecular) — Universidade de Brasília, Brasília, 2024. |
| Resumo: | Desde o início da engenharia genética, a inserção de genes exógenos em células hospedeiras apresentou desafios, seja pelo aumento do tamanho das inserções, seja pelo desafio de direcionamento preciso para integração em regiões do genoma permissivas para transcrição. Com o advento da Biologia Sintética, há um aumento da complexidade para a inserção, não apenas de um gene, mas de diversos genes componentes de vias metabólicas e circuitos genéticos, além da necessidade de estudos mais refinados de organização, estruturação e regulação genômica. A fim de evitar integração aleatória no genoma que possa gerar expressões instáveis ou fenótipos imprevisíveis, é demandada integração específica sem modificação da expressão de genes endógenos codificadores de proteínas essenciais. Uma abordagem comum é direcionar as inserções para regiões intragênicas ou intergênicas capazes de acomodar a expressão esperada do inserto sem alterações adversas ao hospedeiro, denominadas Porto Genômico Seguro (do inglês, Genomic Safe Harbor, GSH). GSHs foram encontrados em humanos, camundongos, macacos e Cryptococcus, porém em sua maioria estão em regiões com alta densidade gênica e no caso de humanos próximos a genes relacionados ao câncer. Com o objetivo de expandir o número de GSHs disponíveis em diferentes organismos, a presente proposta visou o desenvolvimento de um programa de computador de identificação de prováveis GSHs com uma abordagem otimizada seguindo critérios definidos para refinar a busca por novas regiões extragênicas de inserção em três organismos eucarióticos: Homo sapiens, Mus musculus e Saccharomyces cerevisiae. Esse software, SHIP (do inglês, Safe Harbor Identification Program), foi desenvolvido na linguagem Python e utilizou como entrada arquivos de anotação gênica do organismo estudado aliado a informações de características regulatórias de expressão gênica, como potencial de metilação do DNA, locais de ligação de fator de transcrição e sítios de alterações de histonas, identificando 6 pGSHs (GSHs putativos) em S. cerevisiae, 16 em H. sapiens e 11 em M. musculus. Adicionalmente, essa proposta validou in vivo 5 GSHs identificados pelo software SHIP no organismo modelo S. cerevisiae. Desta maneira, o software SHIP é o primeiro algoritmo, disponível e validado experimentalmente, capaz de identificar pGSHs em qualquer organismo Eucarioto com anotação genômica. |
| Abstract: | Since the beginning of genetic engineering, the insertion of exogenous genes into host cells has presented challenges, whether due to the increase in the size of the insertions or the challenge of precise targeting for integration into regions of the genome that are permissive for transcription. With the advent of Synthetic Biology, there has been an increase in the complexity of inserting not just one gene, but several genes that are components of metabolic pathways and genetic circuits, as well as the need for more refined studies of genomic organization, structuring, and regulation. Specific integration without modifying the expression of endogenous genes coding for essential proteins is required to avoid random integration into the genome that could generate unstable expression or unpredictable phenotypes. A common approach is to target insertions to intragenic or intergenic regions capable of accommodating the expected expression of the insert without adverse changes to the host, known as the Genomic Safe Harbor (GSH). GSHs have been found in humans, mice, monkeys, and Cryptococcus, but most of them are in regions with high gene density and, in the case of humans, close to cancer-related genes. To expand the number of GSHs available in different organisms, this proposal aimed to develop a program to identify probable GSHs with an optimized approach following defined criteria to refine the search for new extragenic insertion regions in three eukaryotic organisms: human, mouse, and Saccharomyces cerevisiae. This program, SHIP (Safe Harbor Identification Program), was developed in the Python language and used gene annotation files from the studied organism as input, together with information on gene expression regulatory characteristics, such as DNA methylation potential, transcription factor binding sites, and histone alteration sites, identifying six pGSHs in Saccharomyces cerevisiae, 16 in Homo sapiens and 11 in Mus musculus. In addition, this proposal validated in vivo 5 GSHs identified by the SHIP program in the model organism S. cerevisiae. Thus, the SHIP program is the first experimentally validated algorithm capable of identifying pGSHs in any eukaryotic organism with genomic annotation. |
| Unidade Acadêmica: | Instituto de Ciências Biológicas (IB) Departamento de Biologia Celular (IB CEL) |
| Informações adicionais: | Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2024. |
| Programa de pós-graduação: | Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular |
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| Agência financiadora: | Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF) |
| Aparece nas coleções: | Teses, dissertações e produtos pós-doutorado |
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