Análisis evolutivo de la interacción proteína-ADN - Aptekmann, Ariel Alejandro (2018)
En la entidad funcional “interfaz proteína-ADN”, proteína y ADN se condicionanmutuamente en un proceso coevolutivo. El hecho de que múltiples reconocedoresmoleculares tengan que coexistir en un mismo genoma y ejercer sus funciones sininterferir con las funciones de los otros, condiciona sus requisitos de especificidady discriminación. En términos evolutivos, se observa además que pares homólogosmantienen su función en un espectro amplio de condiciones físico químicas. Se agregaa esto la dificultad de que una vez determinada una red regulatoria hay un efectoinercial, que dificulta el modificarla cuanto mas cantidad de partes interactuantesformen la misma. En este trabajo nos proponemos estudiar las condiciones, procesosy mecanismos que determinan las posibilidades de este fenómeno. Esta tesis puededividirse en siete etapas, cada una correspondiente con un capítulo. En el primercapítulo comenzamos por recopilar de forma sistemática información sobre las condicionesde vida de extremófilos, principalmente Archaea. En el segundo capítulo,para aquellos organismos con un genoma secuenciado y anotado, calculamos la composiciónde distintas regiones del genoma, evidenciando que la aparente correlaciónentre contenido de G+C y la temperatura óptima de crecimiento se debe a un sesgoen los datos usados históricamente. En el tercer capítulo estudiamos el contenido deinformación de los promotores en distintos genomas, evidenciando un desvío de loesperable de acuerdo a la teoría molecular de la información, proponiendo posiblesexplicaciones para esta desviación. En el cuarto capítulo se aplica un análisis similara la comparación de promotores de genomas nuclear y mitocondrial en los cualeshay, de manera sostenida y en un mismo organismo, una diferencia de temperatura. En el quinto capítulo se identifican y caracterizan motivos funcionales a nivel degenoma, relacionados con la regulación de un factor de transcripción involucrado encrecimiento radicular en plantas (RSL4). En el sexto capítulo, usando expresionesregulares como modelos de sitios de unión, estudiamos la coevolución de motivosen el espacio de secuencia, mostrando cómo el tama˜no del alfabeto tiene un efectosobre el número de posiciones discriminantes óptimas y cómo los sistemas naturalestienden a optimizarse influenciadas por este parámetro. En resumen, mediante elanálisis bibliográfico y el uso de herramientas bioinformáticas modernas, estudiamosel sistema “interacción proteína-ADN”, considerando restricciones biofísicas yevolutivas. Este análisis nos ha permitido reforzar hipótesis previas, así como encontrarresultados novedosos. Esta tesis ha requerido la aplicación de teoremas y eldesarrollo de algoritmos, que son enunciados a modo de apéndice.