Design of Machine Learning Models for the Prediction of Transcription Factor Binding Regions in Bacterial DNA

Presented at the 4th XoveTIC Conference, A Coruña, Spain, 7–8 October 2021.[Abstract] Transcription Factors (TFs) are proteins that regulate the expression of genes by binding to their promoter regions. There is great interest in understanding in which regions TFs will bind to the DNA sequence of an organism and the possible genetic implications that this entails. Occasionally, the sequence patterns (motifs) that a TF binds are not well defined. In this work, machine learning (ML) models were applied to TF binding data from ChIP-seq experiments. The objective was to detect patterns in TF binding regions that involved structural (DNAShapeR) and compositional (kmers) characteristics of the DNA sequence. After the application of random forest and Glmnet ML techniques with both internal and external validation, it was observed that two types of generated descriptors (HelT and tetramers) were significantly better than the others in terms of prediction, achieving values of more than 90%.This work has received financial support from the Xunta de Galicia and the European Union (European Social Fund (ESF)). This project was also supported by the General Directorate of Culture, Education and University Management of Xunta de Galicia (Ref. ED431G/01, ED431D 2017/16).Xunta de Galicia; ED431G/01Xunta de Galicia; ED431D 2017/1

Expression of Canonical SOS Genes Is Not under LexA Repression in Bdellovibrio bacteriovorus

The here-reported identification of the LexA-binding sequence of Bdellovibrio bacteriovorus, a bacterial predator belonging to the δ-Proteobacteria, has made possible a detailed study of its LexA regulatory network. Surprisingly, only the lexA gene and a multiple gene cassette including dinP and dnaE homologues are regulated by the LexA protein in this bacterium. In vivo expression analyses have confirmed that this gene cassette indeed forms a polycistronic unit that, like the lexA gene, is DNA damage inducible in B. bacteriovorus. Conversely, genes such as recA, uvrA, ruvCAB, and ssb, which constitute the canonical core of the Proteobacteria SOS system, are not repressed by the LexA protein in this organism, hinting at a persistent selective pressure to maintain both the lexA gene and its regulation on the reported multiple gene cassette. In turn, in vitro experiments show that the B. bacteriovorus LexA-binding sequence is not recognized by other δ-Proteobacteria LexA proteins but binds to the cyanobacterial LexA repressor. This places B. bacteriovorus LexA at the base of the δ-Proteobacteria LexA family, revealing a high degree of conservation in the LexA regulatory sequence prior to the diversification and specialization seen in deeper groups of the Proteobacteria phylum.This work was funded by grant BFM2004-02768/BMC from the Ministerio de Educación y Ciencia (MEC) de España and 2001SGR-206 from the Departament d’Universitats, Recerca i Societat de la Informació (DURSI) de la Generalitat de Catalunya and by the Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). N. Salvador was recipient of a predoctoral fellowship from the DURSI, and S. Campoy is recipient of a postdoctoral contract from INIA-IRTA.Peer reviewe

Sistema electromagnético para la manipulación de fluidos

Referencia OEPM: P9902277.-- Fecha de solicitud: 15/10/1999.-- Titular: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).La tecnología propuesta permite la realización de sistemas formados por un equipo lector, que en determinadas aplicaciones simplemente actuará como controlador, y una tarjeta o cartucho que se introducirá en dicho equipo. El cartucho dispone de una serie de conductos y cavidades construidos a partir de una estructura laminar. Una o diversas áreas están cubiertas con una membrana elástica que a su vez contiene diversas áreas con material ferromagnético o imanes permanentes. El lector posee un conjunto de electroimanes que son activados desde un sistema electrónico cuando el cartucho es introducido. Estos electroimanes están dispuestos de forma que actúen selectivamente sobre cada una de las áreas magnéticas, provocando deformaciones en puntos concretos de la membrana elástica. Dichos puntos actuarán como válvulas o bombas de succión, permitiendo la circulación de fluidos en el interior del cartucho, la succión de fluidos, o la expulsión de fluidos hacia el exterior.Peer reviewe

Aparato para el diagnóstico y monitorización de la esteatosis hepática basado en la medición de la impedancia eléctrica

Aparato para el diagnóstico y monitorización de la esteatosis hepática basado en la medición de la impedancia eléctrica. La presente invención hace referencia a un sistema para determinar de forma rápida el grado de esteatosis hepática (grasa en el hígado) a través de una medida directa de la impedancia eléctrica hepática a una o más frecuencias. La medida se realiza mediante sensores de superficie o mínimamente invasivos, pudiéndose acoplar estos a otros dispositivos de uso médico (e.g. sondas laparoscópicas). Mediante un algoritmo de interpolación basado en correlaciones entre la impedancia y el porcentaje de grasa hepática en biopsias de referencia, el sistema es capaz de determinar el grado de esteatosis hepática en el órgano medido de forma inmediata y sin necesidad de otro tipo de intervención. Esto permite su aplicación a procedimientos como el trasplante hepático, posibilitando un diagnóstico rápido de viabilidad, así como otros procedimientos quirúrgicos y sobre órganos explantados.Peer reviewedConsejo Superior de Investigaciones Científicas (España)B1 Patente con informe sobre el estado de la ténic

Apparatus for diagnosis and monitoring of hepatic steatosis based on electrical impedance measurement

Fecha de solicitud: 10-04-2008: Titular: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)The present invention relates to a system for the rapid determination of the degree of hepatic steatosis (fat in the liver) via a direct measurement of the hepatic electrical impedance at one or more frequencies. The measurement is taken by means of surface or minimally invasive sensors, which can be coupled to other devices for medical use (e.g., laparoscopic probes). By means of an interpolation algorithm based on correlations between impedance and the percentage of hepatic fat in reference biopsies, the system is capable of determining the degree of hepatic steatosis in the organ measured immediately and without requiring any other kind of intervention. This permits its application to procedures such as liver transplant, allowing a rapid diagnosis of viability to be made, along with other surgical procedures and on explanted organs.La presente invención relaciona a un sistema para la determinación rápida del nivel de la esteatosis hepática (grasa en el hígado) vía una medición directa de la impedancia eléctrica hepática en unas o más frecuencias. La medición se tiene por medio de la superficie o como mínimo de los sensores invasivos, que el bote sea acoplado a los distintos dispositivos para el uso médico (e.g., sondas laparoscópicas). Por medio de un algoritmo de la interpolación basado en correlaciones entre la impedancia y el porcentaje de grasa hepática en biopsias de la referencia, el sistema es capaz de determinar el nivel de esteatosis hepática en los órganos medidos inmediatamente y sin requerir ningún distinto tipo de intervención. Esto permite su aplicación a los procedimientos tales como transplante del hígado, permitiendo un diagnóstico rápido de la viabilidad que se hará, junto con distintos procedimientos quirúrgicos y encendido explanted órganos.Peer reviewe

A SiC microdevice for the minimally invasive monitoring of ischemia in living tissues

Monitoring of ischemia in living tissues is a field of increasing interest in many clinical settings. In this work we report for the first time anywhere the development of needle-shaped, minimally-invasive impedance probes based on silicon carbide (SiC) substrates. An in-vitro comparison of these new devices with Si-based impedance probes demonstrates that their effective operation range extends up to the 100 kHz range, thus allowing a wide-spectrum multi-frequency analysis of impedance modulus and phase angle. Furthermore, we show that, when applied to in-vivo settings, this kind of analysis yields to an accurate monitoring of ischemia, while making possible the application of more robust mathematical methods for the study of impedance in living tissues. © Springer Science + Business Media, Inc. 2006.This work was supported by the REF2004450F022 grant from the Consejo Superior de Investigaciones CientíficasPeer Reviewe