Computational biology applied to microarray data analysis from genome of marine bacterium vibrio parahaemolyticus in presence of n-acetylglucosamine

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:51:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antonio Neto.pdf: 2082167 bytes, checksum: f56cf900db766b4f223ae0ad59348aa7 (MD5) Previous issue date: 2010-03-11 Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior Large scale gene expression analysis has fundamental importance for understanding cellular function and gene regulation mechanics. It enables the measurement of expression levels of thousands of genes simultaneously, and makes possible a wider understanding of the biological system. Among the main experimental techniques available for this purpose, microarray technology has been widely used. The objective of this work was to determine the genes of Vibrio parahaemolyticus which have their expression induced or repressed in presence of amino-sugars N-acetylglucosamine (NAG). V. parahaemolyticus is a marine bacterium, commonly found in water and in association with marine organisms. NAG is one of the most abundant amino sugars in the marine environment. For this, V. parahaemolyticus RIMD2210633, was cultivated in two media as sources of energy. The first medium consists of maltose and NAG (control) and the second only by NAG (treatment). Bacterial culture was done under aerobic conditions and low agitation at 28°C. Two samples were drawn from the medium 24 hours after the experiment beginning in order to perform the extraction of mRNA and preparation of cDNA. Three replicas of the experiments were made. Mixtures of cDNA prepared from RNA extracted from each replicate were used in hybridizations in microarray slides containing a total of 4832 ORFS from the V. parahaemolyticus RIMD2210633 genome. Comparative analysis of gene expression of V. parahaemolyticus in two culture conditions resulted in detection of 59 genes with expression induced, 38 repressed genes, and 4245 without modified expression (increased or decreased) in presence of NAG. In total, 523 genes were excluded from this comparison because the hybridization was unsatisfactory. There was a gene ordination following the functional classification of the database TIGR-CMR and KEGG. The genes with induced expression mainly belong to classes of regulatory functions, energy metabolism, and transport proteins. PilA and Chemotaxis proteins were found, suggesting a role of NAG in the transformation. Repressed expression genes are mainly included in the functions of energy metabolism, cell address, and hypothetical proteins. This study demonstrated that NAG interfere in regulation of different cell processes, including the ability to capture DNA from the medium by V. parahaemolyticus. A análise da expressão gênica em larga escala é de fundamental importância para a melhor compreensão do funcionamento celular e dos mecanismos de regulação gênica. Ela possibilita a medida dos níveis de expressão de milhares de genes simultaneamente, o que torna possível uma visão mais abrangente do sistema biológico. Dentre as principais técnicas experimentais disponíveis para esta finalidade, a tecnologia de microarranjo tem sido amplamente utilizada. O objetivo desta dissertação foi determinar os genes de V. parahaemolyticus que têm sua expressão induzida ou reprimida na presença do aminoaçúcar N-acetilglucosamina (NAG). V. parahaemolyticus é uma bactéria marinha, comumente encontrada na água e em associação com organismos marinhos. O NAG é um dos aminoaçúcares mais abundantes no meio marinho. Para isso, Vibro parahaemolyticus RIMD2210633, foi cultivada em dois meios como fontes de energia. O primeiro meio composto por maltose e NAG e o segundo apenas por NAG. O cultivo bacteriano foi feito em condições aeróbicas, sob baixa agitação, a 28°C. Foram retiradas duas amostras do cultivo no tempo de 24 horas após o início do experimento a fim de realizar a extração de mRNA e a preparação do cDNA. Os experimentos foram feitos em três replicas. As misturas de cDNA preparadas a partir do RNA extraído de cada réplica foram utilizadas em hibridizações em lâminas de microarranjo contendo um total de 4832 ORFS do genoma de V. parahaemolyticus RIMD2210633. A análise comparativa da expressão gênica de V. parahaemolyticus nas duas condições de cultivo resultou na detecção de 59 genes com expressão induzida, 38 genes reprimidos, e 4245 sem expressão modificada (aumentada ou diminuída) na presença de NAG. No total, 523 genes foram excluídos da comparação pois a hibridização não foi satisfatória. Ocorreu uma ordenação dos genes seguindo a classificação funcional do banco de dados TIGR-CMR e KEGG. Os genes com expressão induzida, pertencem principalmente às classes de funções regulatórias, metabolismo de energia, e proteínas de transporte. Foram também encontradas proteínas PilA e de quimiotaxia, sugerindo um papel da NAG na transformação. Já os genes de expressão reprimida compreendem principalmente as funções de metabolismo de energia, endereçamento celular, e proteínas hipotéticas. O presente estudo demonstrou que NAG interfere na regulação de diferentes processos celulales, incluindo a capacidade de captura de DNA do meio por V. parahaemolyticus.