Τμήμα Α'. bioTextQuest: ένα διαδικτυακό εργαλείο εξόρυξης δεδομένων με στόχο την ανακάλυψη καινούργιας πληροφορίας. Τμήμα Β'. Κοινωνικοποίηση γονιδίων: μια μελέτη της γονιδιακής θέσης, της περιεκτικότητας σε GC και της σίγασης γονιδίων στη Salmonella
Authors: Παπανικολάου Νικόλαος 
Published: August 2021

Η παρούσα Διδακτορική διατριβή περιγράφει έρευνα που διεξήχθη στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Κρήτης υπό την επίβλεψη του Καθηγητή Χαράλαμπου Σαββάκη και σε συνεργασία με τον Λέκτορα Ιωάννη Ηλιόπουλο. Η διατριβή αποτελείται από 2 ξεχωριστά μέρη. Το πρώτο μέρος περιγράφει μια μέθοδο εξόρυξης κειμένου που ομαδοποιεί περιλήψεις (abstracts) της PubMed σε εννοιολογικά σαφείς ομάδες (clusters) και το δεύτερο μέρος περιγράφει την συγκριτική ανάλυση μεταξύ δύο βακτηριακών γονιδιωμάτων.Μέρος 1 : bioTextQuestΤο bioTextQuest είναι ένα διαδικτυακό εργαλείο που επιτρέπει μια εξειδικευμένη αναζήτηση στην PubMed. Οι περιλήψεις (που είναι τοπικά αποθηκευμένες σε βάση δεδομένων του bioTextQuest) συλλέγονται και αναλύονται αυτομάτως. Η ανάλυση πραγματοποιείται στα ακόλουθα στάδια:1. Προκαθορισμένες λέξεις (stoplist) εξαιρούνται από τις περιλήψεις.2. Κάθε λέξη της κάθε περίληψης σταθμίζεται (με βάση ένα λεξικό), χρησιμοποιώντας μια παραλλαγή ενός εξειδικευμένου αλγορίθμου που ονομάζεται TF.IDF. Οι λιγότερο “σημαντικοί” όροι αποκλείονται . Όροι με υψηλό TF.IDF και όροι που δεν εμφανίζονται στο λεξικό αποθηκεύονται.3. Οι εναπομένοντες όροι απαρτίζουν τη Li.S.T. (List of Significant Terms - Κατάλογος Σημαντικών Όρων) .4. Με βάση τη Li.S.T., κάθε περίληψη αντιπροσωπεύεται από ένα διάνυσμα.5. Μια ποικιλία αλγόριθμων ομαδοποίησης χρησιμοποιούν τα διανύσματα και τα ομαδοποιούν σε Ομάδες .6. Κάθε Ομάδα εμπλουτίζεται με τη χρήση της Gene Ontology (επισήμανση μοριακής λειτουργείας, κυτταρικού διαμερίσματος και βιολογικής διαδικασίας) και της Reflect (επισήμανση πρωτεϊνών) .7. Κάθε Ομάδα παρουσιάζεται στους χρήστες με τη χρήση των αντίστοιχων Σημαντικών Όρων σε μορφή Tag Cloud το οποίο καταδεικνύει τη συμβολή του κάθε όρου στην Ομάδα.Οι ομάδες μπορούν να ρυθμιστούν με τη χρήση ορισμένων παραμέτρων και να μελετηθούν καλύτερα με τη βοήθεια του λειτουργικού εμπλουτισμού τους. Η ομαδοποίηση μπορεί να βοηθήσει στην ταχεία επόπτευση ενός επιστημονικού πεδίου, την ανακάλυψη νέων εννοιών κ.λπ.Μέρος 2 : Γονιδιακή ΚοινωνικοποίησηΠραγματοποιήσαμε γονιδιωματική σύγκριση μεταξύ δύο βακτηριακών γονιδιωμάτων (Salmonella enterica typhimurium και Escherichia coli), εστιάζοντας στη διατήρηση της γονιδιακής σειράς. Μελετήσαμε τη συνταινία σε συνδυασμό με το περιεχόμενο σε GC, το γονιδιακό διπλασιασμό, τα απαραίτητα γονίδια, τη σίγαση γονιδίων, την οριζόντια μεταφορά γονιδίων και τις συνώνυμες και μη συνώνυμες νουκλεοτιδικές μεταλλαγές.Ανακαλύψαμε ότι τα γονίδια που διατηρούν τη γονιδιακή θέση τους τείνουν να είναι πιο συντηρημένα, έχουν υψηλότερη περιεκτικότητα σε GC και χαμηλότερη αναλογία μη συνώνυμων προς συνώνυμες μεταλλαγές. Γονίδια που χάνουν την αρχική τους θέση τείνουν να σιγάζονται. Επίσης, τα διπλασιασμένα γονίδια ακολουθούν διαφορετικές εξελικτικές πορείες ανάλογα με το κατά πόσο διατηρούν την αρχική τους θέση ή όχι: αντίγραφα που παραμένουν στην αρχική τους θέση τείνουν να είναι περισσότερο συντηρημένα από αυτά που εγκαταλείπουν τη γονιδιωματική γειτονιά τους. Τα τελευταία, τείνουν να συσσωρεύουν περισσότερες AT μεταλλαγές. Επιπλέον, τα απαραίτητα γονίδια τείνουν να παραμένουν στην αρχική τους θέση στο γονιδίωμα.