A bioinformática é uma ciência que combina o poder dos computadores, algoritmos matemáticos e estatísticas, tudo isto para fornecer respostas a dados biológicos.
Por meio da bioinformática podem ser trabalhadas sequências de DNA, RNA e proteínas, estruturas moleculares, dados de expressão de genes além de dados bibliográficos.
A bioinformática tem sido importante em diferentes áreas, incluindo melhoramento de plantas. Saiba mais sobre esta jovem e fascinante ciência multidisciplinar, aqui.
Bioinformática aliada ao melhoramento de plantas?
O melhoramento genético de plantas busca entender a base genética de processos biológicos nas plantas. A partir deste conhecimento, novas cultivares com melhor qualidade e menores custos podem ser desenvolvidas.
Os programas atuais de melhoramento podem gerar uma grande quantidade de dados, como informações de sequências, marcadores moleculares, mutações, mapas e descobertas funcionais. Esses dados exigem armazenamento, processamento e análises adequadas. E interpretar esses dados se torna muito mais fácil com o auxílio da bioinformática.
A bioinformática fornece ferramentas práticas e rápidas para analisar, comparar e visualizar dados envolvidos com as características agronômicas que estão sendo trabalhadas. Ajuda também a integrar as informações obtidas ao longo dos processos do melhoramento.
Sabendo disso, quais as ferramentas e recursos que podem ser usados em uma análise de dados após os experimentos de melhoramento de plantas? Acompanhe nos próximos parágrafos.
Banco de Dados no melhoramento genético
A bioinformática utiliza diferentes softwares e databases que variam de ferramentas simples até as mais complexas.
Existem diversos bancos de dados relacionados a humanos, animais, plantas e bactérias. Esses bancos incentivam o acesso aos dados de sequência para o domínio público e fornecem anotações de genes, proteínas e fenótipos. A partir deles é possível trocar informações para comparação, confirmação e análise de dados biológicos.
Vamos conhecer alguns bancos de dados que podem ser utilizados no melhoramento de plantas. Separamos para vocês alguns exemplos de bancos de dados, de acordo com sua aplicação. Focarmos, a seguir, em quatro fundamentais objetivos:
- Alinhamento de sequências
- Notação de Genes
- Análise de Elementos Regulatórios
- Redes de Interações Moleculares e Biológicas
1. Bioinformática para Alinhamento de sequências
BLAST (Basic Local Alignment Search Tool): banco de dados interessante para encontrar regiões de similaridade entre sequências biológicas, através do alinhamento. Considerado o mais rápido para identificar sequências específicas em grandes conjuntos de dados.
2. Bioinformática para Notação de Genes
Gene Ontology (GO): fornece informações com relação à função do produto genético. Geralmente há uma descrição da função molecular, processo biológico e componente celular de produtos genéticos.
AgriGO v2.0: usado para análises de enriquecimento de ontologia gênica (GO) de plantas e espécies vegetais.
Fonte: http://systemsbiology.cau.edu.cn/agriGOv2/
AgBase: banco de dados que facilita a modelagem dos dados genômicos funcionais. Fornece análises estruturais e funcionais para plantas, animais, micróbios e genomas de parasitas de importância agrícola.
Gramene: recurso on-line para comparação funcional em culturas e espécie modelo de plantas. Essas informações são de fontes públicas e incluem genomas, estruturas proteicas, sequenciamento, mapeamento genético e físico, localização de QTL e análise funcional.
KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes): banco de dados integrativo de sistemas biológicos para atribuir significados funcionais a genes e genomas.
3. Bioinformática para Análise de Elementos Regulatórios
Plant CARE: banco de dados para elementos reguladores de plantas. Possui elementos regulatórios baseados em matrizes posicionais, sequências de consenso e locais individuais em sequências promotoras específicas.
ppdb v3.0: banco de dados de promotores de plantas com informações relacionadas ao elemento regulador e à região promotora, como por exemplo locais de início de transcrição (TSSs), estrutura do promotor (TATA-box) e grupos de elementos reguladores (REGs).
4. Bioinformática nas Redes de Interações Moleculares e Biológicas
Sistemas complexos podem ser vistos como redes em que os componentes podem ser representados como nós que estão ligados através de suas interações, as arestas. As propriedades de nós e arestas formam a topologia de rede.
Cytoscape: software livre de código aberto para visualização, modelagem e análise de redes de interação molecular e genética.
BIANA: uma estrutura que representa interações biológicas e análise de redes de genes. Projetada para integrar informações biológicas e seus relacionamentos de várias fontes e para gerenciar essas informações como uma rede. Pode ser usado como um aplicativo independente ou como um plug-in para o Cytoscape.
A bioinformática se tornou um campo interdisciplinar essencial e pode ser usada como ferramenta importante no melhoramento de plantas. Além disso, há a necessidade de programas e cientistas com conhecimento integrado, que possa utilizar todos os recursos disponíveis para desenvolvimento de linhagens superiores.
Fique de olho em nossos próximos conteúdos para entender mais sobre a bioinformática e os problemas que esta ciência pode solucionar. Você vai se surpreender ao perceber que, ao se render a tecnologia, você poderá fazer a diferença em seus trabalhos acadêmicos e/ou profissionais.
Fontes
VASSILEV, D. et al. Application of Bioinformatics in Plant Breeding. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 2005.
SHARIATIPOUR, N. et al. Application of Bioinformatics in Plant Breeding Programmes. BAOJ Bioinfo, 2017.
