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Reconstrução e classificação de sequências de ADN desconhecidas
The continuous advances in DNA sequencing technologies and techniques
in metagenomics require reliable reconstruction and accurate classification
methodologies for the diversity increase of the natural repository while contributing
to the organisms' description and organization. However, after
sequencing and de-novo assembly, one of the highest complex challenges
comes from the DNA sequences that do not match or resemble any biological
sequence from the literature. Three main reasons contribute to this
exception: the organism sequence presents high divergence according to the
known organisms from the literature, an irregularity has been created in the
reconstruction process, or a new organism has been sequenced. The inability
to efficiently classify these unknown sequences increases the sample
constitution's uncertainty and becomes a wasted opportunity to discover
new species since they are often discarded.
In this context, the main objective of this thesis is the development and
validation of a tool that provides an efficient computational solution to
solve these three challenges based on an ensemble of experts, namely
compression-based predictors, the distribution of sequence content, and
normalized sequence lengths. The method uses both DNA and amino acid
sequences and provides efficient classification beyond standard referential
comparisons. Unusually, it classifies DNA sequences without resorting directly
to the reference genomes but rather to features that the species biological
sequences share. Specifically, it only makes use of features extracted
individually from each genome without using sequence comparisons.
RFSC was then created as a machine learning classification pipeline that
relies on an ensemble of experts to provide efficient classification in metagenomic
contexts. This pipeline was tested in synthetic and real data, both
achieving precise and accurate results that, at the time of the development
of this thesis, have not been reported in the state-of-the-art. Specifically, it
has achieved an accuracy of approximately 97% in the domain/type classification.Os contínuos avanços em tecnologias de sequenciação de ADN e técnicas
em meta genómica requerem metodologias de reconstrução confiáveis e de
classificação precisas para o aumento da diversidade do repositório natural,
contribuindo, entretanto, para a descrição e organização dos organismos.
No entanto, após a sequenciação e a montagem de-novo, um dos desafios
mais complexos advém das sequências de ADN que não correspondem ou se
assemelham a qualquer sequencia biológica da literatura. São três as principais
razões que contribuem para essa exceção: uma irregularidade emergiu
no processo de reconstrução, a sequência do organismo é altamente dissimilar
dos organismos da literatura, ou um novo e diferente organismo foi
reconstruído. A incapacidade de classificar com eficiência essas sequências
desconhecidas aumenta a incerteza da constituição da amostra e desperdiça
a oportunidade de descobrir novas espécies, uma vez que muitas vezes são
descartadas.
Neste contexto, o principal objetivo desta tese é fornecer uma solução computacional
eficiente para resolver este desafio com base em um conjunto
de especialistas, nomeadamente preditores baseados em compressão, a distribuição de conteúdo de sequência e comprimentos de sequência normalizados.
O método usa sequências de ADN e de aminoácidos e fornece classificação eficiente além das comparações referenciais padrão. Excecionalmente,
ele classifica as sequências de ADN sem recorrer diretamente a genomas
de referência, mas sim às características que as sequências biológicas da
espécie compartilham. Especificamente, ele usa apenas recursos extraídos
individualmente de cada genoma sem usar comparações de sequência. Além
disso, o pipeline é totalmente automático e permite a reconstrução sem referência de genomas a partir de reads FASTQ com a garantia adicional de
armazenamento seguro de informações sensíveis.
O RFSC é então um pipeline de classificação de aprendizagem automática
que se baseia em um conjunto de especialistas para fornecer classificação
eficiente em contextos meta genómicos. Este pipeline foi aplicado em dados
sintéticos e reais, alcançando em ambos resultados precisos e exatos que,
no momento do desenvolvimento desta dissertação, não foram relatados na
literatura. Especificamente, esta ferramenta desenvolvida, alcançou uma
precisão de aproximadamente 97% na classificação de domínio/tipo.Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemátic
ATLANTIC ANTS: a data set of ants in Atlantic Forests of South America
International audienc
Seminário de Dissertação (2024)
Página da disciplina de Seminário de Dissertação (MPPP, UFPE, 2022)
Lista de participantes == https://docs.google.com/spreadsheets/d/1mrULe1y04yPxHUBaF50jhaM1OY8QYJ3zva4N4yvm198/edit#gid=
Characterisation of microbial attack on archaeological bone
As part of an EU funded project to investigate the factors influencing bone preservation in the archaeological record, more than 250 bones from 41 archaeological sites in five countries spanning four climatic regions were studied for diagenetic alteration. Sites were selected to cover a range of environmental conditions and archaeological contexts. Microscopic and physical (mercury intrusion porosimetry) analyses of these bones revealed that the majority (68%) had suffered microbial attack. Furthermore, significant differences were found between animal and human bone in both the state of preservation and the type of microbial attack present. These differences in preservation might result from differences in early taphonomy of the bones. © 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved