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Redes de meta-modelagem e suas aplicações no estudo de anotações de proteínas

Reis, Renan Dos

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Física de São Carlos 2023-08-18

Acesso online. A biblioteca também possui exemplares impressos.

  • Título:
    Redes de meta-modelagem e suas aplicações no estudo de anotações de proteínas
  • Autor: Reis, Renan Dos
  • Orientador: Costa, Luciano da Fontoura
  • Assuntos: Anotação De Proteínas; Reconhecimento De Padrões; Meta-Modelagem; Enzimas Ativas Em Carboidratos; Ciência De Redes; Carbohydrate-Active Enzymes; Network Science; Pattern Recognition; Protein Annotation; Meta-Modeling
  • Notas: Dissertação (Mestrado)
  • Descrição: A crescente disponibilidade de dados tem motivado o desenvolvimento de novas abordagens de modelagem para sua análise e interpretação, incluindo métodos estatísticos, mineração de dados e aprendizado de máquina. Apesar de serem particularmente eficazes, os modelos baseados em dados tendem a ter interpretabilidade limitada, o que pode dificultar a compreensão de suas previsões. Para lidar com essas questões, este trabalho foca na extensão e aplicação de uma abordagem formal de meta-modelagem que possa fornecer subsídios para caracterizar, melhorar e integrar modelos baseados em dados. O procedimento proposto consiste na aplicação de ciência de redes na construção de uma rede de meta-modelagem que conecta conjuntos de dados a modelos científicos. Primeiro, a meta-modelagem envolve a delimitação de três domínios: um domínio de universo que contém todos os dados acessíveis para modelagem, um ambiente de dados com conjuntos de dados organizados, e uma estrutura de modelagem capaz de explicar esse ambiente de dados. Depois disso, a rede é construída com base em duas operações: a associação bijetiva entre conjuntos de dados e modelos (resumida no conceito de cartucho) e a conexão entre os elementos de cada conjunto de dados e cada modelo. Com essas propriedades, a rede permite avaliar quantitativamente a interação entre modelos na mesma estrutura de modelagem, além de facilitar a criação de novos modelos por meio da correspondência entre operações lógicas de modelos e operações entre conjuntos de dados. Esta abordagem foi aplicada a dois problemas de modelagem. No primeiro caso, o foco estava no reconhecimento de padrões em sequências binárias. Nele, descrevemos detalhadamente a interação entre seis modelos de padrões, além de derivar um modelo preciso para um conjunto de dados usando uma composição lógica de modelos pré-existentes, o que mostra o potencial dessa abordagem para estudar a detecção de padrões em sequências de símbolos. No segundo caso, o método foi aplicado para auxiliar a análise exploratória da anotação de domínios de proteínas em enzimas ativas em carboidratos, presente no banco de dados CAZy. O estudo desse meta-modelo revelou informações sobre a modularidade das classes funcionais e suas relações evolutivas e funcionais. Coletivamente, esses resultados indicam que a rede de meta-modelagem desenvolvida tem potencial para auxiliar na caracterização e aprimoramento da modelagem científica em múltiplas áreas, com aplicações promissoras para a análise de anotação de proteínas.
  • DOI: 10.11606/D.76.2023.tde-06092023-100207
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Física de São Carlos
  • Data de criação/publicação: 2023-08-18
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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