Tuning Stochastic Dynamic Models of the Dynamics of DNA Replication in Trypanosomatids (2025)
- Authors:
- Autor USP: SCHOLL, BRUNO BOAVENTURA - Interunidades em Bioinformática
- Unidade: Interunidades em Bioinformática
- DOI: 10.11606/D.95.2025.tde-29062025-202725
- Subjects: DNA; REPLICAÇÃO DO DNA; TRANSCRIÇÃO GÊNICA; TRIPANOSSOMOSE; GEOMETRIA E MODELAGEM COMPUTACIONAL
- Keywords: Computational Model; DNA; DNA; Modelo Computacional; Replicação; Replication; Transcrição; Transcription; Tripanossoma; Trypanosoma
- Language: Inglês
- Abstract: A Doença de Chagas e a Tripanossomíase Africana Humana são classificadas como Doenças Tropicais Negligenciadas (NTDs), que afligem 1 bilhão de pessoas mundialmente e são mais prevalentes em países mais pobres. Essas duas doenças são causadas pelo Trypanosoma cruzi e Trypanosoma brucei, respectivamente, que são protozoários endoparasitas da família Trypanosomatida. Tripanossomatídeos mudam sua forma dependendo do seu ciclo de vida, hospedeiro e fase da infecção através da mudança de suas proteínas superficiais, chamadas Glicoproteínas Variantes de Superfície (VSGs). Seus genes estão organizados em regiões policistrônicas, seções longas com múltiplos genes e um único promotor, que são transcritas continuamente, inclusive durante a replicação do DNA na fase S do ciclo celular. Interações entre replicação e transcrição aumentam e colisões frente-a-frente podem interromper a replicação e causar lesões e mutações no DNA. Essas interações e colisões podem definir a distribuição de disparo de origens de replicação na fase S e a simulação de modelos computacionais podem nos ajudar a entendê-las melhor, provendo grandes quantidades de dados vindas de uma grande amostragem.Nesse trabalho, apresentamos o ajuste do modelo ReDyMo, um modelo da replicação do DNA e suas interações com a transcrição, para dois organismos, Trypanosoma brucei e Trypanosoma cruzi, de forma a predizer o tempo de replicação das bases do genoma. Para o Trypanosoma cruzi, dois modelos foram ajustados: um com dados de MFA-Seq para gerar as probabilidades de ativação de origens de replicação no genoma e um com dados de ChIP-Seq com a localização precisa das origens de replicação constitutivas. Os modelos foram ajustados por mais de 1000 ensaios cada e atingiram valores de erro SMAPE de 7.93% para Trypanosoma brucei, 5.55% para o Trypanosoma cruzi com MFA-Seq e 8.39% para o Trypanosoma cruzi com ChIP-Seq. Fazendo a análise do ajuste dos modelos, concluímos que, mesmo os modelos sendo preditivos em algumas partes do genoma, em outras partes eles divergem dos tempos de replicação esperados. Ajustá-los com mais ensaios e ajustes de ensaio diferentes pode resultar em modelos da replicação de DNA de tripanossomatídeos mais acurados. Conduzimos uma análise preliminar das características da saída dos modelos e não encontramos padrões de colisões frente-a-frente nos inícios e términos de regiões policistrônicas, onde seções sem transcrição encontram regiões ativamente transcritas.Além disso, identificamos um padrão de aumento de taxa de colisões em seções do genoma que têm sua replicação mais cedo na fase S. Esse padrão pode ser observado nos modelos de Trypanosoma brucei e de Trypanosoma cruzi com MFA-Seq. Os modelos provêm certo nível de acurácia e podem ser melhorados com as ferramentas e arcabouço de ajuste desenvolvidos nesse trabalho. Esses modelos podem ajudar pesquisadores a aumentar o entendimento da dinâmica de replicação de DNA em tripanossomatídeos e investigar as possíveis ligações dessas interações entre replicação e transcrição com mutações e a habilidade dos parasitas de escaparem do sistema imune do hospedeiro
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- Data da defesa: 28.04.2025
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
SCHOLL, Bruno Boaventura. Tuning Stochastic Dynamic Models of the Dynamics of DNA Replication in Trypanosomatids. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-29062025-202725/. Acesso em: 11 jan. 2026. -
APA
Scholl, B. B. (2025). Tuning Stochastic Dynamic Models of the Dynamics of DNA Replication in Trypanosomatids (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-29062025-202725/ -
NLM
Scholl BB. Tuning Stochastic Dynamic Models of the Dynamics of DNA Replication in Trypanosomatids [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 11 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-29062025-202725/ -
Vancouver
Scholl BB. Tuning Stochastic Dynamic Models of the Dynamics of DNA Replication in Trypanosomatids [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 11 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-29062025-202725/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.95.2025.tde-29062025-202725 (Fonte: oaDOI API)
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