Fluxograma computacional para detecção e análise de sequências potencialmente formadoras de Z-DNA utilizando bioconductor

Abstract

O Z-DNA é uma conformação alternativa da molécula de DNA envolvida na regulação da expressão gênica. Porém, a função específica desta estrutura no metabolismo celular ainda não foi totalmente elucidada. Este trabalho apresenta um fluxograma de análise que utiliza o ambiente R para investigar regiões potencialmente formadoras de Z-DNA (ZDRs) ao longo de genomas. Tal método combina a análise termodinâmica empregada pelo conhecido software Z-Catcher com a capacidade de manipulação de dados biológicos dos pacotes do Bioconductor. A metodologia desenvolvida foi aplicada no cromossomo 14 do genoma humano como estudo de caso e com isso foi possível estabelecer uma correlação entre as ZDRs e os sítios de início da trancrição (TSSs), que se mostrou de acordo com resultados de estudos anteriores. Além disso, foi possível demonstrar que ZDRs posicionadas no interior de genes tendem a ocorrer preferencialmente em introns ao invés de exons e que ZDRs à montante dos TSSs podem ter correlação positiva com estimulação da atividade da RNA

polimerase. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Z-DNA is an alternative conformation of the DNA molecule implied in regulation of

gene expression. However, the exact role of this structure in cell metabolism is not yet fully understood. Presented in this work is a novel Z-DNA analysis work ow which employs

the R software environment to investigate Z-DNA forming regions (ZDRs) throughout

genomes. It combines thermodynamic analysis of the well-known software Z-Catcher

with biological data manipulation capabilities of several Bioconductor packages. The methodology was applied in the human chromosome 14 as a case study. With that, a correlation was established between ZDRs and transcription start sites (TSSs) which is in agreement with previous reports. In addition, the work ow was able to show that ZDRs which are positioned inside genes tend to occur in intronic sequences rather than exonic and that ZDRs upstream to TSSs may have a positive correlation with the up-regulation of RNA polymerase activity.