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Document type: Tese
Title: 3D-Tri : um algoritmo de indução de árvore de regressão para propriedades tridimensionais - um estudo sobre dados de docagem molecular considerando a flexibilidade do receptor
Author: Winck, Ana Trindade 
Advisor: Ruiz, Duncan Dubugras Alcoba
Abstract (native): Com o avanço nos experimentos biológicos, a manipulação e análise do grande volume de dadossendo gerados por esses experimentos têm sido um dos desafios em bioinformática, onde umaimportante área de pesquisa é o desenho racional de fármacos (RDD - Rational Drug Desing). Ainteração entre macromoléculas biológicas, chamadas de receptores, e pequenas moléculas, chamadasligantes, é o princípio fundamental do RDD. É em experimentos in silico de docagem molecularque se investiga o melhor encaixe e conformação de um ligante em uma cavidade do receptor. Oresultado de um experimento de docagem pode ser avaliado a partir de um valor contínuo de energialivre de ligação (FEB - Free Energy of Binding). Tem-se empregado esforços em minerar dados deresultados de docagem molecular, com o objetivo de selecionar conformações relevantes para reduziro tempo de futuros experimentos de docagem. Nesse sentido, foi desenvolvido um repositório paraarmazenar todos os dados a respeito desses experimentos, em nível de detalhe. Com esse repositório,os dados foram devidamente pré-processados e submetidos a diferentes tarefas de mineraçãode dados. Dentre as técnicas aplicadas, a que apresentou-se mais promissora para o tipo de dadossendo utilizado foi árvore de decisão para regressão. Apesar dos resultados alcançados por essesexperimentos serem promissores, existem algumas propriedades nos experimentos que dificultam aefetiva seleção de conformações. Dessa forma, propõe-se uma estratégia que considera as propriedadestridimensionais (3D) do receptor para predizer o valor de FEB. Assim, nesta Tese é apresentadoo 3D-Tri, um algoritmo de indução de árvore de regressão que considera essas propriedades 3D,onde essas propriedades são definidas como atributos no formato x,y,z. O algoritmo proposto fazuso dessas coordenadas para dividir um nodo em duas partes, onde o átomo sendo testado parao nodo é avaliado em termos de sua posição em um bloco [(xi,xf );(yi,yf );(zi,zf )] que melhorrepresente sua posição no espaço, onde i indica a posição inicial de uma coordenada, e f indicaa posição final. O modelo induzido pode ser útil para um especialista de domínio para selecionarconformações promissoras do receptor, tendo como base as regiões dos átomos que aparecem nomodelo e que indicam melhores valores de FEB
Abstract (english): With the growth of biological experiments, solving and analyzing the massive amount of data being generated has been one of the challenges in bioinformatics, where one important research area is the rational drug design (RDD). The interaction between biological macromolecules called receptors, and small molecules called ligands, is the fundamental principle of RDD. In in-silico molecular docking experiments it is investigated the best bind and conformation of a ligand into a receptor. A docking result can be discriminated by a continue value called Free Energy of Binding (FEB). We are attempting on mining data from molecular docking results, aiming at selecting promising receptor conformations to the next docking experiments. In this sense, we have developed a comprehensive repository to store our molecular docking data. Having such repository, we were able to apply preprocessing strategies on the stored data and submit them to different data mining tasks. Among the techniques applied, the most promising results were obtained with regression model trees. Although we have already addressed important issues and achieved significant results, there are some properties in these experiments turning it difficult to properly select conformations. Hence, a strategy was proposed considering the three-dimensional (3D) properties of the receptor conformations, to predict FEB. This thesis presents the 3D-Tri, a novel algorithm able to handle and treat spatial coordinates in a x,y,z format, and induce a tree that predicts FEB value by representing such properties. The algorithm uses such coordinates to split a node in two parts, where the edges evaluate whether the atom being tested by the node is part of a given interval [(xi,xf );(yi,yf );(zi,zf )], where i indicates the initial position of the coordinate, and f its final position. The induced model can help a domain specialist to select promising conformations, based on the region of the atoms in the model, to perform new molecular docking experiments
Keywords: INFORMÁTICA
BIOLOGIA COMPUTACIONAL
MINERAÇÃO DE DADOS (INFORMÁTICA)
DINÂMICA MOLECULAR
CNPQ Knowledge Areas: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Language: por
Country: BR
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Institution Acronym: PUCRS
Department: Faculdade de Informáca
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Citation: WINCK, Ana Trindade. 3D-Tri : um algoritmo de indução de árvore de regressão para propriedades tridimensionais - um estudo sobre dados de docagem molecular considerando a flexibilidade do receptor. 2012. 108 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2012.
Access type: Acesso Aberto
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5156
Issue Date: 17-Jan-2012
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação

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