Análise de dados de desnaturação proteica obtida por simulações de dinâmica molecular

Dissertação de mestrado em Engenharia InformáticaA Polineuropatia Amiloidótica Familiar, mais conhecida em Portugal por Doença dos Pezinhos ou por Paramiloidose, é uma doença incurável, apresentando uma rápida evolução e podendo conduzir à morte do paciente. Esta patologia é desencadeada por um processo de desnaturação da Transtirretina (TTR) – uma proteína produzida pelo organismo humano – que provoca a acumulação de elevadas quantidades de substâncias fibrilares da proteína mutada em diversos tecidos. Esta acumulação condiciona o normal funcionamento do organismo. A dinâmica molecular é uma técnica de simulação computacional que permite derivar os diferentes estados de desnaturação da TTR. Foram efetuadas diferentes simulações de desnaturação proteica representando diferentes condições iniciais sobre a TTR e uma sua variante mais amiloidogénica (Leu55Pro). Destas simulações foram consideradas dez para aplicação de algoritmos de Graph Mining da biblioteca ParMol, para extração de subgrafos (fragmentos). Os fragmentos foram posteriormente organizados em grupos conforme a zona da proteína em que se encontram. Estes fragmentos são a base dos caminhos de desnaturação. O objetivo desta tese é o desenvolvimento de uma ferramenta de visualização que permita o estudo do fluxo de evolução da TTR ao longo das simulações de desnaturação. Nomeadamente pretende-se identificar as interações entre resíduos que compõem a TTR e comandam o processo de desnaturação. A ferramenta (Subgraph Paths) permite a visualização e análise não só dos fragmentos extraídos mas também dos caminhos de folding/unfolding associados a estes. Um caminho é uma trajetória de evolução de um fragmento ao longo do tempo numa simulação. Esta evolução pode ser composta por momentos de expansão e de retração do fragmento, em termos de ganhos ou perdas de ligações. Outro conceito importante abordado na dissertação é o de procura de caminhos noutras simulações. A procura permite expor semelhanças e diferenças no comportamento dos resíduos entre simulações de diferentes variantes da proteína

The ParMol package for frequent subgraph mining

Mining for frequent subgraphs in a graph database has become a popular topic in the last years. Algorithms to solve this problem are used in chemoinformatics to find common molecular fragments in a database of molecules represented as two-dimensional graphs. However; the search process in arbitrary graph structures includes costly graph and subgraph isomorphism tests. In our ParMol package we have implemented four of the most popular frequent subgraph miners using a common infrastructure: MoFa, gSpan, FFSM, and Gaston. Besides the pure reimplementation, we have added additional functionality to some of the algorithms like parallel search, mining directed graphs, and mining in one big graph instead of a graph database. Also a 2D-visualizer for molecules has been integrated