Ferramenta computacional de identificação e análise de redundância de pre-mirnas em plantas

Abstract

microRNAs (miRNAs) são sequências curtas de RNAs não codificantes que atuam na expressão gênica. O objetivo deste trabalho foi realizar a mineração de pre-miRNAs e miRNAs de plantas analisando a redundância nos pre-miRNAs com a identidade entre 95 a 70% e construir uma ferramenta computacional baseada em modelos de covariância e ocultos, para identificar novos pre-miRNAs. Os pre-miRNAs selecionados tinham de 70 a 300 nt. Assim, 8045 pre-miRNAs de 2623 famílias foram minerados no miRBase, a partir de 8677 e 2942, respectivamente. Uma redução de 11 e 7% de sequências e famílias de pre-miRNAs. As angiospermas possuíam o maior número de famílias de pre-miRNAs (n=2202), seguido das gimnospermas (n=272), briófitas (n=121) e algas (n=78). A análise de redundância foi feita pela similaridade em cores classificadas com o algoritmo Deep Learning com a ferramenta Weka. A métrica medida-F, resultante do DL, apresentou o resultado da classificação por cores, que foi usada para fazer a ANOVA, onde o limite de 80% foi significativo em comparação com os outros limites. A ferramenta computacional PmiR-Select foi registrada como propriedade intelectual (nº BR512022001292). Essa ferramenta foi baseada em modelos de covariância que identificou 8470 novos pre-miRNAs no genoma do arroz, que são homólogos a 36 famílias. Dessas, 17 famílias existentes no miRBase para o arroz e 19 seriam de novas famílias, que representam um aumento de 5% de famílias de pre-miRNAs depositados para o arroz (341 famílias). Esses novos pre-miRNAs e suas famílias auxiliam o delineamento e análise de resultados de experimentos de bancada ou computacional. No genoma do ipê rosa (503 Mb), foi utilizada a PmiR-Select, que identificou 305 novos pre miRNAs homólogos a 22 famílias de pre-miRNAs, enquanto com os modelos ocultos de Markov (HMM) foram identificados 1293 pre-miRNAs de 73 famílias. Dessas 95 familias, somente uma ocorreu em comum entre os dois modelos, fortalecendo a complementaridade deles. A PmiR-Select e o HMM estão analisando o RNA-Seq do ipê rosa e outras três árvores da família Bignoniaceae quanto a plasticidade fenotípica para seca em genes expressos diferencialmente em dois ecossistemas: i) savana e ii) floresta tropical sazonalmente seca. O ipê rosa é nativo e simbólico do bioma cerrado. O uso da PmiR-Select e o do HMM abrem oportunidades para a exploração inicial de novos pre-miRNAs de espécies nativas para diferentes clados, assim como para estratos específicos dos diversos biomas.