Rearranjo de genomas : uma coletanea de artigos

Orientador : João MeidanisTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Hoje em dia, estão disponíveis, publicamente, uma imensa quantidade de informações genéticas. O desafio atual da Genômica é processar estes dados de forma a obter conclusões biológicas relevantes. Uma das maneiras de estruturar estas informações é através de comparação de genomas, que busca semelhanças e diferenças entre os genomas de dois ou mais organismos. Neste contexto, a área de Rearranjo de Genomas vem recebendo bastante atenção ultimamente. Uma forma de comparar genomas é através da distância de rearranjo, determinada pelo número mínimo de eventos de rearranjo que podem explicar as diferenças entre dois genomas. Os principais estudos em distância de rearranjo envolvem eventos de reversões e transposições. A presente coletânea é composta de oito artigos, contendo vários resultados importantes sobre Rearranjo de Genomas. Estes trabalhos foram apresentados em seis conferências, sendo uma nacional e cinco internacionais. Dois destes trabalhos serão publicados em importantes revistas internacionais e outro foi incluído como um capítulo de um livro. Nossas principais contribuições podem ser divididas em dois grupos: um novo formalismo algébrico e uma série de resultados envolvendo o evento de transposição. A nova teoria algébrica relaciona a teoria de Rearranjo de Genomas com a de grupos de permutações. Nossa intenção foi estabelecer um formalismo algébrico que simplificasse a obtenção de novos resultados, até hoje, muito baseados na construção de diagramas. Estudamos o evento de transposição de várias formas. Além de apresentarmos resultados sobre a distância de transposição entre uma permutação e sua inversa, também estudamos o problema de rearranjo envolvendo transposições e reversões simultaneamente, construindo algoritmos de aproximação e estabelecendo uma conjectura sobre o diâmetro. Usamos o formalismo algébrico para mostrar que é possível determinar a distância de fusão, fissão e transposição em tempo polinomial. Este é o primeiro resultado polinomial conhecido para um problema de rearranjo envolvendo o evento de transposição. Por último, introduzimos dois novos problemas de rearranjo: o problema de distância sintênica envolvendo fusões e fissões, e o problema de transposição de prefixos. Para ambos apresentamos resultados significativos, que avançam o conhecimento na áreaAbstract: Nowadays, a huge amount of genetic information is public1y available. Genomic's current challenge is to process this information in order to obtain relevant biological conc1usions. One possible way of structuring this information is through genome comparison, where we seek similarities and differences among the genomes of two or more organisms. In this context, the area of Genome Rearrangements has received considerable attention lately. One way of comparing genomes is given by the rearrangement distance, which is determined by the minimum number of rearrangement events that explain the differences between two genomes. The main studies in rearrangement distance involve reversal and transposition events. The present collection is composed of eight artic1es, containing several important results on Genome Rearrangements. These papers were presented in six conferences, one with Brazilian scope and five with international scope. Two of these works will be published in important international journals, and one other work appeared as a book chapter. Our main contributions can be divided into two groups: a new algebraic formalism and a series of results involving the transposition event. The new algebraic theory relates the genome rearrangement theory to the theory of permutation groups. Our intention was to establish an algebraic formalism that simplifies the creation of new results, up to now excessively based on the construction of diagrams. We studied the transposition event in several ways. Besides presenting results on the transpositions distance between a permutation and its inverse, we also studied the rearrangement problem involving transpositions and reversals simultaneously, constructing approximation algorithms and proposing a conjecture on the diameter. We used the algebraic formalism to show that it is possible to determine the distance of fusion, fission, and transposition in polynomial time. This is the first polynomial time result for a rearrangement problem involving the transposition event. Finally, we introduced two now rearrangement problems: the syntenic distance problem involving fission and fusion, and the prefix transposition problem. For each one of these problems we present significant results, widening the knowledge in this areaDoutoradoDoutor em Ciência da Computaçã