Perfis de flexibilidade de regi?es promotoras de organismos eucariotos.

Programa de P?s-Gradua??o em Biotecnologia. N?cleo de Pesquisas em Ci?ncias Biol?gicas, Pr?-Reitoria de Pesquisa e P?s Gradua??o, Universidade Federal de Ouro Preto.Em uma sequ?ncia de DNA, a ativa??o de um gene est? relacionada com a capacidade dos fatores de transcri??o (TFs) em reconhecer um regi?o espec?fica do DNA denominada de regi?o promotora. Apesar da exist?ncia dos promotores ?core-less? (conhecidas por n?o conter elementos regulat?rios), em eucariotos esta regi?o ? caracterizada por possuir v?rios elementos regulat?rios na por??o n?cleo do promotor: S?o eles: TATA-box, Iniciador (INR), elemento posterior do promotor (DPE), elemento de reconhecimento do TFIIB e as ilhas CpGs. A busca por TSS (do ingl?s, transcription start site) e promotores ? um passo importante para entender como funciona a regula??o g?nica e, por isso, muitos programas computacionais t?m sido desenvolvidos. Al?m das caracter?sticas biol?gicas, alguns programas s?o constru?dos com base nos par?metros f?sicos dos promotores como, por exemplo, a flexibilidade do DNA. Em geral, as t?cnicas experimentais utilizam sequ?ncias curtas (n-mer) para medir os par?metros f?sicos e os valores encontrados para estas pequenas sequ?ncias s?o combinadas para representar uma sequ?ncia maior. A maneira fisicamente correta de combinar os par?metros de flexibilidade ? atrav?s da soma inversa dos valores de elasticidade de cada n-mer, de forma similar ao que ocorre em uma associa??o de molas em s?rie, entretanto, a maioria dos trabalhos simplesmente somam estes valores. Diante disso, n?s desenvolvemos e aplicamos um modelo de soma inversa da flexibilidade em sequ?ncias promotoras ?core-less? e n?o ?core-less? de eucariotos e constru?mos perfis de flexibilidade m?dia onde avaliamos a utiliza??o de diversos tamanhos de n-mer. N?s vimos que, em geral, a por??o downstream ao TSS apresenta-se mais r?gida do que a por??o usptream ao TATA-box e a posi??o em torno de -28 ?e uma das regi?es mais flex?veis. Nossos resultados tamb?m mostraram que a m?dia da flexibilidade n?o ? um boa estrat?gia para buscar por promotores e que, dependendo do tamanho do n-mer empregado, a frequ?ncia de cada valor de flexibilidade apresenta-se diferente. Ainda neste trabalho, n?s analisamos a rela??o do conte?do CG dos genes de microRNAs (miRNAs) e mirtrons de invertebrados e vertebrados e comparamos com as suas vizinhan?as gen?micas na tentativa de compreender a biog?nese dos mirtrons. Mirtrons s?o um tipo especial de miRNA que se originam do mecanismo de splicing do pri-miRNA em vez de ser processado pela Drosha (enzima que cliva na haste do hairpin do pri-miRNA). N?s descobrimos que os mirtrons de invertebrados, at? agora sem exce??o, t?m menor CG conte?do do que suas regi?es vizinhas. A partir deste resultado, n?s sugerimos que o splicing que ocorre na biog?nese dos mirtrons se deve ao mesmo motivo do splicing que ocorre durante a processamento do mRNA.In a DNA sequence, the gene activation is related to the ability of transcription factors (TFs) to recognize a particular region of DNA called promoter region. Despite the existence of ?core-less? promoters (known to not contain regulatory elements), in eukaryotes this region is characterized by containing multiple regulatory elements in the portion of the core promoter: TATA-box Initiator (INR), downstream core promoter element (DPE), TFIIB recognition element and the CpG islands. The search for TSS (transcription start site) and promoters is an important step to understand how gene regulation works and, therefore, many computer programs have been developed. In addition to the biological characteristics, some programs are built based on physical parameters of promoters such as the DNA flexibility. In general, experimental techniques use short sequences (n-mer) for measuring physical parameters and the values for these short sequences are combined to represent larger sequences. The correct way of combining the physical parameters of flexibility is by inverse sum of the values of elasticity of each n-mer, similarly to what occurs in a combination of springs in series. However, in most authors simply add these values together. Therefore, we developed and applied a model of inverse sum of flexibility in ?coreless? and not ?core-less? promoters sequences of eukaryotes and we build profiles of average flexibility where we evaluated the use of several lengths of n-mer. We observed that, in general, the downstream portion to TSS is more rigid than the portion upstream to the TATA-box, and the position around -28 is one of the most flexible. Our results also showed that the average flexibility is not a good strategy to search for promoters and that, depending on the length of the n-mer used, the frequency of each value of flexibility is very different. In this work we also analyze the relationship between GC content of microRNAs (miRNAs) and mirtrons genes of invertebrates and vertebrates and compared with their genomic neighborhood in an attempt to understand the biogenesis mirtrons. Mirtrons are a special type of miRNA originating from the mechanism of splicing of the pri-miRNA instead of being processed by Drosha (enzyme that cleaves the stem of the hairpin the pri-miRNA). We found that mirtrons invertebrates, so far without exception, have a lower GC content than their surrounding regions. From this result, we suggest that the splicing that occurs in the biogenesis of mirtrons have the same reason to the splicing which occurs during processing of the mRNA