Otimização e análise de algoritmos de ordenamento de redes proteicas

Abstract

A análise por Transcriptograma foi desenvolvida como uma solução para a redução de ruído, comum nas medidas do Transcriptoma provenientes da técnica de microarranjo, e tem demonstrando potencial se aplicada como método para diagnósticos de doenças. A redução do ruído existente nas medidas se dá pelo ordenamento da rede de interações proteicas do organismo, permitindo a análise da expressão gênica em escala de genoma completo. A eficiência do Transcriptograma para a redução do ruído já foi analisada, entretanto, ainda carece a avaliação da qualidade do ordenamento, definindo para isso, amelhor configuração de parâmetros para o algoritmo de ordenamento utilizado pelo Transcriptograma. Até o momento, essa análise é dificultada pelo elevado tempo de execução do algoritmo de ordenamento. Neste trabalho, uma análise das etapas do algoritmo de ordenamento possibilita a realização de otimizações, e consequente redução no tempo de execução, além de permitir a análise mais aprofundadadas configurações dos parâmetros que tem maior influência na qualidade do ordenamento. Aplicando o Transcriptograma a um problema de diagnóstico, utiliza-se a medida do diagnóstico para caracterizar a influência dos parâmetros do algoritmo de ordenamento na obtenção de melhores diagnósticos. Observa-se nos resultados, que a rede proteica utilizada em trabalhos anteriores não apresenta os melhores diagnósticos. Além disso, a minimização do ordenamento, alcançada por meio da execução prolongada do algoritmo de ordenamento, não necessariamente aumenta a probabilidade de encontrar um melhor diagnóstico comparado com o ordenamento aleatório. Mesmo que os resultados experimentais com o diagnóstico não diferenciem estatisticamente o ordenamento aleatória do ordenamento otimizado, estes resultados não podem ser considerados conclusivos pois uma única doença foi avaliada.

Analysis by Transcriptogram was developed as a solution to noise reduction, usually present in the microarray measuring technique of the Transcriptome, and has demonstrated potential to be applied as a method of disease diagnostics. The noise reduction in the measure is achived by the protein interaction network ordering, allowing gene expression analysis in whole genome scale. The Transcriptogram's efficiency to noise reduction was analyzed, however, it still lacks an analisys of the ordering quality, so that the best parameter setting for the ordering algorithm is used by the Transcriptogram. So far, this analysis is hindered by the high runtime of the ordering algorithm. In this work, an analysis of the ordering algorithm stages allows some optimizations, and consequent reduction in execution time, also allowing further analysis on which parameters settings have the greatest influence on the ordering quality. Applying the Transcriptogram to a diagnostic problem, the diagnostic measure is used to characterize the influence of the parameters of the ordering algorithm to achive better diagnoses. The results show that the protein network used in previous works doesn't produce the best diagnostics. Moreover, the ordering minimization, achieved by executing the ordering algorithm for longer periods, does not necessarily increase the probability to find better diagnosis compared to random ordering. Eventhough the experimental diagnostic results could not statistically difFerentiate random ordering from optimized ordering, these results cannot be considered conclusive since a single disease has been evaluated.