Funcionalidades do HTRIdb 2

Esta vers˜ao do HTRIdb, denominada aqui de HTRIdb 2.0, cont´em novas ferramentas com- putacionais com o objetivo de melhorar e ampliar seus recursos. Os novas melhorias que foram realizadas nesta nova vers˜ao do banco de dados foram:

1. Ampliac¸˜ao da estrutura do banco de dados para armazenar novos dados relacionados aos FTs, como dados sobre as interac¸˜oes f´ısicas dos FTs e das prote´ınas codificadas pelos GAs com outras prote´ınas e os nomes alternativos dos FTs e GAs;

2. A criac¸˜ao de um mecanismo com func¸˜ao de classificar o grau de confiabilidade das interac¸˜oes entre os FTs e GAs;

3. O desenvolvimento do mecanismo de exportac¸˜ao dos dados presentes no banco de dados em um arquivo delimitado por tabulac¸˜oes, um em formato “xls”, e em formato “csv”, possibilitando aos cientistas sua manipulac¸˜ao em outras ferramentas computacionais; 4. A ferramenta capaz de demonstrar graficamente a rede de interac¸˜oes entre os FTs e as

prote´ınas codificadas pelos GAs com outras prote´ınas e seus dados em v´arias vis˜oes em n´ıveis;

5. A correc¸˜ao dos dados e nova coleta de dados de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional na bibliografia, avaliada por especialistas das ´areas biol´ogicas;

6. E a melhoria na interface gr´afica, para disponibilizar os resultados das interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional de uma forma mais clara e f´acil aos pesquisadores, sendo es- tas, o aperfeic¸oamento do m´etodo de busca dos FTs e GAs, a criac¸˜ao de uma p´agina Web respons´avel por demonstrar a evoluc¸˜ao da quantidade de dados do banco de dados, a criac¸˜ao de um mecanismo de colaborac¸˜ao da comunidade cient´ıfica com a equipe de administrac¸˜ao do HTRIdb para a inserc¸˜ao de novos dados de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional, a criac¸˜ao de um tutorial para auxiliar novos pesquisadores `a buscas de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional e informac¸˜oes associadas e por fim, o desenvol- vimento de um meio de comunicac¸˜ao entre o pesquisador e a equipe respons´avel pela administrac¸˜ao do HTRIdb para relatar erros, sugest˜oes ou cr´ıticas.

A ampliac¸˜ao da estrutura foi a primeira melhoria realizada ao HTRIdb. Esta foi reali- zada para possibilitar a inserc¸˜ao dos dados complementares sobre as interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional e interac¸˜oes f´ısicas entre as prote´ınas e os dados dos s´ımbolos alternativos dos FTs e GAs. Essas informac¸˜oes s˜ao potencialmente interessantes para a comunidade cient´ıfica envolvida com regulac¸˜ao gˆenica, porque atrav´es delas podem ser criada hip´oteses sobre os me- canismos de regulac¸˜ao dos FTs e as consequˆencias dessa regulac¸˜ao: por exemplo, atrav´es da an´alise das interac¸˜oes f´ısicas entre o fator de transcric¸˜ao ATF3 e outras prote´ınas de camun- dongo Gilchrist et al. (2006) sugeriram que esse FT, no camundongo, faz parte de um complexo transcricional que tamb´em cont´em outros FTs (GILCHRIST et al., 2006).

Esses dados s˜ao necess´arios para o funcionamento adequado dos outros recursos que fo- ram desenvolvidos nesse trabalho. As estruturas antiga e ampliada do banco de dados s˜ao demonstradas pelos Diagramas Entidade-Relacionamento na Figura 5.2 e na Figura 5.3, res- pectivamente.

Figura 5.3:Estrutura nova do banco de dados do HTRIdb.

A nova estrutura foi adaptada para inserc¸˜ao de dados de prote´ınas que interagem fisicamente com os FTs e as prote´ınas codificadas pelos GAs. Esses dados s˜ao utilizados pela ferramenta de visualizac¸˜ao gr´afica para formar a rede de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional e de interac¸˜oes f´ısicas entre as prote´ınas com objetivo de fornecer mais informac¸˜oes aos pesquisadores sobre as interac¸˜oes atrav´es de uma f´acil visualizac¸˜ao.

Os respectivos s´ımbolos alternativos dos FTs e dos GAs, com a ampliac¸˜ao da estrutura, agora podem ser armazenados, o que facilita e complementa a busca por padr˜oes feita pelos pesquisadores. Anteriormente, s´o era poss´ıvel encontrar os FTs e GAs entrando o s´ımbolo oficial inteiro dos FTs e GAs, conforme definidos no banco de dados Entrez Gene do National Center for Biotechnology Information (NCBI) (MAGLOTT et al., 2011), e isso beneficiava somente os usu´arios que tinham esse conhecimento em preju´ızo `aqueles que desconheciam o s´ımbolo oficial inteiro.

A possibilidade de inserc¸˜ao dos s´ımbolos alternativas dos FTs e GAs permitiu melhorar o mecanismo de busca do HTRIdb. Como mencionado acima, o mecanismo teria de ser acess´ıvel a todos os pesquisadores, e n˜ao somente `aqueles com conhecimento sobre o s´ımbolo completo do FT e do GA.

O aperfeic¸oamento no processo de busca foi outra melhoria realizada no HTRIdb. Antes, como mostrado na Figura 5.4, se os pesquisadores, por exemplo, entrassem anteriormente com o padr˜ao “AT” para buscar o TF ATF1, a p´agina de resultados retornaria todos os FTs cujos s´ımbolos oficiais ou alternativos tivessem o padr˜ao. Dessa forma, os pesquisadores teriam difi- culdade em encontrar o FT ATF1.

Figura 5.4:P´agina antiga dos resultados por informac¸˜oes de FTs atrav´es de padr˜oes.

A soluc¸˜ao para esse problema foi o desenvolvimento de uma p´agina intermedi´aria que de- monstra aos pesquisadores os FTs e GAs encontrados com aquele determinado padr˜ao. Dessa forma, os pesquisadores podem escolher para qual FT ou GA eles realmente desejam obter informac¸˜oes.

Outra melhoria ´e o mecanismo de exportac¸˜ao dos dados. Esse recurso foi desenvolvido para permitir que pesquisadores consigam analisar os dados presentes no HTRIdb, posteriormente, em outros programas, como, por exemplo, Cytoscape (KILLCOYNE et al., 2009) e o Microsoft Office Excel.

O Cytoscape ´e um programa que gera redes de interac¸˜oes e suas respectivas visualizac¸˜oes a partir de v´arios formatos de arquivos, al´em de permitir a integrac¸˜ao das redes constru´ıdas com outras informac¸˜oes como, por exemplo, dados de express˜ao gˆenica (CLINE et al., 2007) e da- dos sobre os processos biol´ogicos representados nessas redes (MAERE; HEYMANS; KUIPER, 2005). Embora o HTRIdb 2.0 tenha uma ferramenta de visualizac¸˜ao de interac¸˜oes dos FTs e das prote´ınas codificadas pelos GAs com outras prote´ınas, essa visualizac¸˜ao limita-se a trˆes n´ıveis de interac¸˜ao (detalhes adiante nessa sec¸˜ao), enquanto que no Cytoscape, por exemplo, todas as interac¸˜oes regulat´orias entre FTs e GAs presentes no banco de dados, juntamente com todas as interac¸˜oes f´ısicas entre prote´ınas presentes na rede envolvendo esses FTs e GAs, podem ser visualizadas e posteriormente analisadas utilizando os in´umeros recursos do Cytoscape (KILL- COYNE et al., 2009). J´a a visualizac¸˜ao dos dados em formato “xls” pelo Microsoft Office Excel facilita a interpretac¸˜ao dos especialistas das ciˆencias biol´ogicas, atrav´es da forma amig´avel que os dados s˜ao apresentados, al´em de possibilitar a utilizac¸˜ao em outros programas.

O recurso ´e capaz de exportar os dados de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional e de interac¸˜oes f´ısicas entre prote´ınas em trˆes formatos de arquivo: formatos de texto tabulado “txt” e “csv” e formato de planilha eletrˆonica “xls”.

Para o download de todos os dados de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional e de interac¸˜oes f´ısicas entre prote´ınas foi criado uma ´area que permite o usu´ario realizar o download de todos os dados nos trˆes formatos de arquivo (Figura 5.5).

Figura 5.5: _{Area de downloads para todos os dados de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional e f´ısicas entre as}´ prote´ınas.

A funcionalidade de exportac¸˜ao dos dados tamb´em foi adicionada aos resultados parciais de buscas por interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional, que permite o usu´ario fazer o download das seguintes interac¸˜oes e tamb´em realizar das interac¸˜oes f´ısicas entre as prote´ınas das respectivas interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional.

Outro recurso adicionado ao HTRIdb foi a visualizac¸˜ao gr´afica das interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional e das interac¸˜oes f´ısicas entre as prote´ınas em forma de rede. Essa ferramenta de visualizac¸˜ao gr´afica em n´ıveis das interac¸˜oes regulat´orias entre FTs e seus GAs e das interac¸˜oes f´ısicas dos FTs e das prote´ınas codificadas pelos GAs com outras prote´ınas ´e ´util aos pesqui- sadores envolvidos com estudos sobre regulac¸˜ao gˆenica pois essa visualizac¸˜ao torna mais f´acil a explorac¸˜ao dos mecanismos de regulac¸˜ao dos FTs e as consequˆencias dessa regulac¸˜ao, como citadas anteriormente. Essa facilitac¸˜ao da explorac¸˜ao das relac¸˜oes entre os FTs, GAs e ouras prote´ınas atrav´es dessa ferramenta de visualizac¸˜ao gr´afica adv´em do fato de que os seres hu- manos conseguem interpretar dados apresentados de forma gr´afica muito mais facilmente do que dados apresentados em formato tabular (CARD; MACKINLAY; SHNEIDERMAN, 1999); (TUFTE, 2001).

A visualizac¸˜ao gr´afica s´o se tornou poss´ıvel pela incorporac¸˜ao da ferramenta “Cytoscape Web” `a interface do banco de dados (ver detalhes na sec¸˜ao “Materiais e M´etodos” ou mais informac¸˜oes pelo enderec¸o eletrˆonico http://cytoscapeweb.cytoscape.org/about) que pode ser acessado atrav´es do bot˜ao “Generate Graph” localizado na p´agina de resultados das interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional.

As interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional e f´ısicas s˜ao apresentadas em trˆes n´ıveis pelo “Cytoscape Web”. No primeiro n´ıvel s˜ao apresentadas somente as interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional (Figuras 5.6), onde os FTs s˜ao representados pelos nodos amarelos, os GAs pelos nodos laranjas e as interac¸˜oes pelas ligac¸˜oes coloridas entre os nodos (as ligac¸˜oes s˜ao coloridas atrav´es do recurso de classificac¸˜ao, posteriormente detalhado).

Figura 5.6:Representac¸˜ao gr´afica das interac¸˜oes (N´ıvel 1).

No segundo n´ıvel (Figura 5.7) est˜ao descritas, al´em das interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcri- cional (N´ıvel 1), as novas interac¸˜oes f´ısicas entre os FTs e as outras prote´ınas (nodos verme- lhos). Nesse n´ıvel os usu´arios tamb´em podem realizar o download do arquivo contendo as interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional entre os FTs e GAs e interac¸˜oes f´ısicas entre os FTs e outras prote´ınas.

Figura 5.7:Representac¸˜ao gr´afica das interac¸˜oes (N´ıvel 2).

No terceiro n´ıvel (Figura 5.8) s˜ao demonstradas todas as interac¸˜oes, tanto as interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional quanto as interac¸˜oes f´ısicas entre os FTs e as prote´ınas codificadas pelos GAs com as outras prote´ınas. Como no segundo n´ıvel, os usu´arios podem realizar o downloadcompleto das interac¸˜oes presentes na visualizac¸˜ao gr´afica.

Figura 5.8:Representac¸˜ao gr´afica das interac¸˜oes (N´ıvel 3).

Durante o processo de desenvolvimento da ferramenta gr´afica foi desenvolvido um m´etodo para avaliar a confiabilidade das interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional. O grau de confiabi- lidade das interac¸˜oes entre FTs e seus respectivos GAs presentes no HTRIdb 2.0, isto ´e, o qu˜ao confi´avel ´e uma interac¸˜ao entre um FT e um GA presente no banco de dados seja real e biologicamente significativa, proporciona aos pesquisadores que consultarem o banco um parˆametro de qualidade das interac¸˜oes sob consulta. Esse controle de qualidade ´e importante j´a que, por exemplo, uma interac¸˜ao detectada somente por uma t´ecnica experimental e sem ne- nhuma repetic¸˜ao pode ser esp´uria e deve ser utilizada com cautela. Esse tipo de controle de qualidade de interac¸˜oes j´a ´e largamente utilizada no caso de interac¸˜oes f´ısicas entre prote´ınas (STELZL et al., 2005).

Esse m´etodo classifica as interac¸˜oes entre os FTs e o seus respectivos GAs e as destaca atrav´es de um gradiente de colorac¸˜ao que ´e determinado do azul claro ao azul escuro que cor- respondente ao grau de confiabilidade mais fraco ao mais forte.

Os graus de confiabilidade foram determinados atrav´es de regras estipuladas com um espe- cialista da ´area biol´ogica, que utilizou a quantidade de artigos e de t´ecnicas experimentais para determinar o grau de confiabilidade da interac¸˜ao. Foram determinados 4 graus de confiabili- dade, descritos na Tabela 5.1.

Tabela 5.1: Graus de confiabilidade das interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional.

Valor Cor Regra

1 Azul 10% Interac¸˜oes determinadas por: 1 t´ecnica e 1 artigo 2 Azul 30% Interac¸˜oes determinadas por: 1 t´ecnica e v´arios artigos 3 Azul 60% Interac¸˜oes determinadas por: v´arias t´ecnicas e 1 artigo 4 Azul 100% Interac¸˜oes determinadas por: v´arias t´ecnicas e v´arios artigos

Para opter uma melhor aceitac¸˜ao da comunidade cient´ıfica, outras mudanc¸as foram realiza- das na interface do HTRIdb al´em das citadas, como a criac¸˜ao de uma p´agina Web respons´avel por demonstrar os n´umeros estat´ısticos do banco de dados, ferramenta respons´avel por permitir a avaliac¸˜ao do crescimento do HTRIdb.

Nesta p´agina Web, s˜ao apresentados os n´umeros de FTs, de genes regulados, de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional, de referˆencias bibliogr´aficas e das t´ecnicas experimentais. Al´em da apresentac¸˜ao dos n´umeros oficiais, existe uma avaliac¸˜ao porcentual da quantidade de FTs inseridos no banco de dados em relac¸˜ao ao n´umero total de FTs humanos conhecidos (1988 FTs (RAVASI et al., 2010). (Figura 5.9)

Com a necessidade de manter o HTRIdb sempre atualizado, foi desenvolvido um meca- nismo que ser´a um diferencial em relac¸˜ao aos outros bancos de dados de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional existentes. Atrav´es desse recurso pesquisadores do mundo inteiro poder˜ao con- tribuir para o crescimento do HTRIdb, enviando-nos suas novas descobertas relacionadas `as interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional. Esse recurso permite a inserc¸˜ao de novas interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional em um banco de dados auxilar que ser´a avaliado periodicamente por um especialista da ´area biol´ogica que vai definir se a interac¸˜ao deve ou n˜ao ser inserida no banco de dados principal.

O pesquisador ter´a que inserir apenas o nome oficial do FT, o nome oficial do gene regulado, o n´umero identificador do artigo contendo essa nova descoberta no banco de dados “PubMed” (“PubMed ID”) e o nome da t´ecnica experimental utilizada na descoberta dessa nova interac¸˜ao. Ap´os o preenchimento desses campos na p´agina “UPLOAD DATA”, o pesquisador ter´a que preencher um campo de seguranc¸a contra spambot1e concluir a inserc¸˜ao (Figura 5.10).

Figura 5.10: P´agina de inserc¸˜ao de novas interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional mostrando o mecanismo “anti- spambot”.

Outro recurso desenvolvido para ajudar os pesquisadores na procura por informac¸˜oes de interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional foi um tutorial que demonstra uma busca de informac¸˜oes sobre interac¸˜oes envolvendo um determinado FT ou gene regulado, desde a fase inicial da pro- cura at´e a obtenc¸˜ao da representac¸˜ao gr´afica das interac¸˜oes de regulac¸˜ao transcricional e f´ısicas entre as prote´ınas (Figura 5.11).

Figura 5.11: P´agina inicial do tutotial de utilizac¸˜ao do HTRIdb.

Esse recurso foi elaborado para os pesquisadores que ainda n˜ao tiveram contato com o HTRIdb, mas desejam iniciar a procura por informac¸˜oes atrav´es dessa ferramenta gratuita e com v´arios recursos que facilitam a obtenc¸˜ao de informac¸˜oes relevantes para seus trabalhos.

Para auxiliar esse tutorial, foi disponibilizado um canal de comunicac¸˜ao (Figura 5.12) com o usu´ario e a equipe de administrac¸˜ao do HTRIdb que permite os usu´arios mandarem sugest˜oes, d´uvidas e incidˆencia de erros, que ser˜ao analisados e respondidas prontamente (esse recurso tamb´em ´e protegido contra “spambot”).

Figura 5.12: Canal de comunicac¸˜ao entre o usu´ario e a equipe de administrac¸˜ao do HTRIdb.

Todas essas melhorias realizadas no HTRIdb 2.0 s˜ao muito importantes para aumentar a disponibilidade de informac¸˜oes `a comunidade cient´ıfica que, atrav´es de nosso banco de da- dos, conseguir´a obter dados sobre FTs de uma maneira mais r´apida e de f´acil entendimento e, consequentemente, poder´a acelerar a descoberta de novas e interessantes informac¸˜oes sobre a regulac¸˜ao gˆenica em seres humanos.