AGRUPAMENTO DOS TECIDOS

O primeiro agrupamento realizado com as bases de dados biológicas foi com tecidos. Este teste inicial permitia fácil visualização dos resultados e poderia ser curado manualmente, visto que a base de dados Uhlen era composta apenas por 32 tecidos diferentes, a Fantom por 56 e a Encode, 13.

Os critérios apresentados na metodologia também foram aplicados aqui, ou seja, o número de grupos do K-Means e do Hierárquico foi determinado pela combinação dos dois métodos estatísticos, e no Hierárquico foi utilizado o Linkage de Ward. Além disto, os tecidos foram agrupados com a presença de todos os genes, então, o vetor de atributos era composto pelo valor de expressão normalizado, por TPM e log2, em cada um dos tecidos, de todos os genes da base de dados. O Mean Shift não conseguiu encontrar um número de grupos que conseguisse separar

embriologicamente os tecidos, o algoritmo agrupava a maioria dos tecidos em um único grupo, sendo assim, os resultados deste agrupamento não serão apresentados. Com isto, pelos métodos estatísticos, a base de dados Uhlen foi composta por 9 grupos de tecidos, a Fantom por 11 e a Encode por 7. A Tabela 5.3.1 mostra os resultados dos agrupamentos produzidos pelo K-Means e pelo Hierárquico com os determinados números de grupos.

Tabela 5.3.1- Descrição dos resultados gerados pelos dois algoritmos de agrupamento. As duas

primeiras colunas são os tecidos encontrados em cada algoritmo correspondentes a terceira coluna que é o identificador do grupo gerado pelo agrupamento. Os grupos são independentes, não havendo comparação dos métodos.

BASE DE DADOS UHLEN

HIERÁRQUICO KMEANS GRUPO

coração, músculo esquelético, fígado, pâncreas

coração, músculo esquelético, fígado, pâncreas

1

testículos testículos 2

glândula salivar, bexiga, esôfago, vesícula biliar, tecido adiposo, pulmão, glândula adrenal, rim

glândula salivar, bexiga, esôfago, tecido adiposo, pulmão, glâdula

adrenal

3

pele pele 4

córtex cerebral rim 5

placenta, ovário animal, tubas uterinas, endométrio, músculo liso,

próstata, tireóide

placenta, ovário animal, tubas uterinas, endométrio, músculo liso,

próstata, tireóide, córtex cerebral

6

duodeno, estômago, reto, cólon, intestino delgado

duodeno, estômago, reto, cólon, intestino delgado

7

medula óssea medula óssea 8

baço, amígdala, apêndice, linfonodo baço, amígdala, apêndice, linfonodo 9

BASE DE DADOS FANTOM

HIERÁRQUICO KMEANS GRUPO

artéria, átrio esquerdo, ventrículo esquerdo, valva tricúspide

artéria, mama, ventrículo esquerdo, valva tricúspide, vagina

HIERÁRQUICO KMEANS GRUPO apêndice, colo do útero, dura-máter,

epidídimo, vesícula biliar, rim, pulmão, ovário, placenta, próstata,

baço, útero

apêndice, colo do útero, dura-máter, epidídimo, vesícula biliar, rim, pulmão, ovário, placenta, próstata,

língua, útero

2

amígdala, núcleo caudado1_{, cerebelo,} meninges cerebrais, diencéfalo2, globo pálido3, hipocampo, cerúleo,

bulbo raquidiano4, giro frontal médio, giro temporal médio, córtex

occipital, lobo occipital, aparelho olfativo, lóbulo parietal, putâmen5,

medula espinhal, tálamo

amígdala, cérebro, núcleo caudado, cerebelo, meninges cerebrais,

diencéfalo, globo pálido, hipocampo, cerúleo, bulbo raquidiano, giro frontal médio, giro

temporal médio, córtex occipital, lobo occipital, aparelho olfativo, lóbulo parietal, glândula pineal,

glândula pituitária , putâmen, medula espinhal, tálamo

3

medula óssea, mama, cólon, linfonodo, vagina

linfonodo, baço 4

cérebro medula óssea 5

coração, válvula mitral, pênis, válvula pulmonar, músculo liso,

língua

coração, átrio esquerdo, válvula mitral, pênis, válvula pulmonar,

músculo liso

6

pâncreas, glândula parótida, glândula submandibular

pâncreas, glândula parótida, glândula submandibular

7

glândula pineal, glândula pituitária cólon 8

vesícula seminal, canal deferente vesícula seminal, canal deferente 9

pele pele 10

substância nigra6, testículo substância nigra, testículo 11

BASE DE DADOS ENCODE

HIERÁRQUICO KMEANS GRUPO

tecido adiposo, pulmão, cólon sigmóide, baço

tecido adiposo, pulmão, cólon sigmóide, baço

1

1 Núcleo caudado - Localizado nos núcleos da base do cérebro.

2 Diencéfalo - Região central do cérebro recoberta pelos dois hemisférios cerebrais. 3 Globo pálido - Estrutura sub-cortical do cérebro.

4 Bulbo raquidiano - Porção inferior do tronco encefálico.

5 Putâmen - Estrutura redonda localizada na base da parte frontal do cérebro. 6 Substância nigra - Porção heterogênea do mesencéfalo.

HIERÁRQUICO KMEANS GRUPO glândula adrenal, coração, ovário glândula adrenal, coração, ovário 2

cérebro cérebro 3

rim, pâncreas rim, pâncreas 4

fígado fígado 5

intestino delgado intestino delgado 6

testículo testículo 7

Foi observado que os métodos Hierárquico e K-Means geravam grupos semelhantes. Então, levando para uma visão mais geral dos tecidos, sem a separação por base de dados, alguns grupos encontrados foram destacados e podem ser visualizados na Figura 5.3.1.

Figura 5.3.1- Grupos de tecidos destacados. Cada círculo representa um grupo.

De acordo com os grupos apresentados na Figura 5.3.1, é possível observar grupos embrionários específicos. É perceptível a visualização de grupos relacionados à digestão (grupo azul), tecidos cardíacos (grupo laranja), sistema linfático (grupo rosa), tecidos musculares (grupo amarelo), glândulas (grupo cinza) e nas três bases foram observados grupos com um único tecido, como o cérebro (grupo salmão) e a medula óssea (grupo verde claro).

Houve também o agrupamento de tecidos relacionados ao sistema reprodutivo e à doença de parkinson (grupo verde), onde, na literatura (DEWING et al, 2006; CZECH et al, 2012; DIAS et al, 2013; SIMUNOVIC et al, 2009) já é proposto o

dogma central da diferenciação sexual cerebral de mamíferos que afirma que os esteróides sexuais de origem gonadal organizam os circuitos neurais do cérebro em desenvolvimento. Assim, é sabido que o sexo masculino é determinado pela região determinante do sexo no fator de transcrição do cromossomo Y (SRY). O fator determinante dos testículos SRY é essencial para o bom funcionamento dos neurônios dopaminérgicos na região do cérebro que degenera em pessoas com doença de Parkinson, então, a ação inesperada de SRY no controle do movimento voluntário sugere um papel na regulação da transmissão da dopamina e distúrbios relacionados à dopamina com viés sexual, como a doença de Parkinson. Como SRY (para a região determinante do sexo no cromossomo Y) atua independentemente da testosterona ou de qualquer outro esteróide sexual, o achado indica que o cromossomo Y pode influenciar a função cerebral independentemente dos hormônios gonadais. Assim, estudos mostraram que a imunorreatividade SRY foi detectada no macho humano, mas não na mulher, em porções da Substância nigra. Além disto, este achado é consistente com estudos prévios que sugerem que genes não codificantes estão particularmente ativos no cérebro ou no desenvolvimento embrionário (LIAO et al. 2011).

Com isto, foi observado que é possível agrupar os tecidos sem a seleção de genes específicos para cada tipo de tecido, e que o agrupamento gerou grupos relacionados funcionalmente, e até embriologicamente. Sendo assim, o problema foi expandido para análises em larga escala através dos agrupamentos dos genes.