Création d’un outil bio-informatique convivial pour l’étude des changements d’acides aminés au cours de l'évolution des symbiotes bactériens

Guerra Maldonado, Juan Francisco (2019). Création d’un outil bio-informatique convivial pour l’étude des changements d’acides aminés au cours de l'évolution des symbiotes bactériens Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 82 p.

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Résumé

Les bactéries sont présentes dans tous les écosystèmes grâce à de nombreux mécanismes adaptatifs dus à de multiples modifications dans leur ADN au cours de l’évolution. Dans certains cas, cette évolution a permis aux bactéries d’établir des liens étroits et permanents avec des organismes eucaryotes et de développer différents types de symbioses. Grâce à l’étude des relations phylogénétiques avec un outil bio-informatique (MycoHIT) créé par notre laboratoire, il a été possible d’identifier des évènements d’insertions ou de délétions gènes qui sont impliquées dans cette transition symbiotique. Cependant, ces résultats suggèrent qu’il doit y avoir d’autres évolutions plus subtiles sous la forme de changements d’acides aminés au niveau des régions conservées des protéines qui affectent leur fonctionnement. Pour répondre à cette problématique, un nouvel outil bio-informatique convivial qui détecte ces changements et fonctionne sur Windows, Linux et Mac OS a été développé. Notre outil, CAPRIB, effectue des analyses comparatives de protéines bactériennes et utilise les langages de programmation Perl, MySQL et Java. Une interface JAVA permet à l’utilisateur le control des opérations. Des scripts Perl extraient et filtrent l’information obtenue par BLAST pour pouvoir l’entreposer dans une base de données SQL. Brièvement, une bactérie de référence est utilisée. Chaque séquence de protéines de cette bactérie sera comparée par tBlastn à chaque génome à étudier. Chaque comparaison de chaque acide aminé pour chacune des protéines sera classifiée et stockée dans un tableau SQL. Java est ensuite utilisée pour gérer les processus d’extraction des comparaisons dans une interface graphique simple pour l’utilisateur. L’idée étant, par exemple, d’extraire les acides aminés conservés chez un groupe de bactéries ayant un phénotype commun mais qui seraient différents chez d’autres bactéries qui n’ont pas ce phénotype. Les changements d’acides aminés seront aussi associés à un score permettant de prédire leur impact sur la fonction des protéines. On présente ainsi une application de CAPRIB dans le projet « Évolution de la forme cellulaire bactérienne dans la famille Neisseriaceae ».

Bacteria are present in all ecosystems through many adaptive mechanisms due to multiple changes in their DNA during evolution. In some cases, this evolution has allowed the bacteria to establish close and permanent links with eukaryotic organisms and to develop different types of symbiosis. Through the study of phylogenetic relationships with a bioinformatics tool (MycoHIT) created by our laboratory, it was possible to identify events of insertions or deletions of genes that were involved in this symbiotic transition. However, these results suggest that there must be other more subtle changes in the form of amino acid changes in the conserved regions of the proteins that affect their functioning. To answer this problem, a new user-friendly bioinformatics tool that detects these changes and works on Windows, Linux and Mac OS has been developed. Our tool, CAPRIB, performs comparative analyzes of bacterial proteins and uses Perl, MySQL and Java programming languages. A JAVA interface allows the user control of operations. Perl scripts extract and filter information obtained by BLAST so that it can be stored in an SQL database. Briefly, a reference bacterium is used. Each protein sequence of this bacterium will be compared by TBlastN to each genome to be studied. Each comparison of each amino acid for each of the proteins will be classified and stored in an SQL table. Java is then used to manage comparison extraction processes in a simple graphical interface for the user. The idea being, for example, to extract amino acids conserved in a group of bacteria with a common phenotype but which would be different in other bacteria that do not have this phenotype. Amino acid changes will also be associated with a score to predict their impact on protein function. An application of CAPRIB is presented in the project "Evolution of the bacterial cellular form in the Neisseriaceae family".

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Veyrier, Frédéric
Mots-clés libres:	-
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	18 juill. 2023 13:50
Dernière modification:	18 juill. 2023 13:50
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/13322

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