Sistema multiagente para anotação manual em projetos de seqüenciamento de genomas

Abstract

Projetos de seqüenciamento de genomas obtêm as bases que compõem seqüências biológicas de um organismo, de tal forma que suas funções possam ser inferidas. As inferências de funções biológicas constituem uma das tarefas mais importantes destes projetos, as quais são realizadas na fase de anotação. Existem softwares} e bases de dados que podem auxiliar os biólogos a realizar esta tarefa com uma maior acurácia e eficiência. Esta etapa é chamada de anotação automática. Os biólogos decidem as funções biológicas ou classificações das seqüências, com base nos seus conhecimentos biológicos. Esta etapa é chamada de anotação manual. Sistemas Multiagente possuem uma arquitetura própria onde agentes inteligentes ou entidades autônomas interagem entre si de maneira cooperativa, compartilhando um objetivo comum ou agindo de acordo com seus objetivos individuais. Neste contexto, este trabalho propõe um sistema baseado na abordagem de Sistema Multiagente para apoiar o processo de anotação manual. A arquitetura do sistema provê a combinação de diferentes agentes, de tal forma que estes interajam entre si e com o ambiente, cooperando de forma a sugerir anotações manuais que deverão ser validadas pelos biólogos. Um protótipo, denominado BioAgents, foi desenvolvido sob uma arquitetura multiagente com abordagem blackboard a fim de validar a proposta. Como estudo de caso, aplicamos o BioAgents em dois projetos de seqüenciamento de genomas, cujo processamento foi realizado pelo Laboratório de Bioinformática do Instituto de Biologia da UnB, a saber: Projeto Genoma Funcional e Diferencial do Paracoccidioides brasilienses (Projeto Genoma Pb) e o Projeto Genoma Funcional e Genética Genômica de Paullinia cupana (Projeto Genoma Guaraná). ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Genome sequencing projects provide the basis to form the biological sequences of an organism, in such a away that their functions can be inferred. The biological function inferences constitute one of the most important tasks of these projects, which is carried through the annotation phase. There are softwares and databases that can help the biologists through with improved accuracy and e±ciency. This task is called automatic annotation. The biologists decide the biological functions or the classi¯cation of the sequences based on their own biological knowledge. This task is called manual annotation. Multiagent Systems provide an architecture where intelligent agents or auto- nomous entities interact with each other in a cooperative way, where they can share a common goal or act according to their own interests. This work presents a system based on the Multiagent System approach to support the process of manual annotation. The architecture of the system provides the combination of di®erent agents, in such a way that these agents must interact among themselves and with the environment, suggesting annotations that will be later validated by the biologists. A prototype called BioAgents was developed under a multiagent architecture according to a blackboard approach in order to validate the proposal. Two study cases were developed applying the BioAgents in two genome sequen- cing projects of the Bioinformatics Laboratory of the Biology Institute of UnB - The Paracoccidioides brasilienses Functional and Di®erential Genome Project (Genome Pb Project) and The Paullinia cupana Functional and Genome Genetic Project (Genome Guaraná Project).