On the characterization of protein-DNA interactions using statistical potentials and protein-protein interactions

Abstract

Protein-DNA interactions are indispensable players in the daily activities of cells. DNA-binding proteins regulate gene expression and are responsible of DNA replication, packaging, repair and recombination. Among them, transcription factors activate/repress gene transcription by binding to specific genomic sites. Hence, the characterization of transcription factor binding sites turns out to be crucial in order to understand gene regulation. In this context, the development of computational tools is foremost. Here, I show the prediction of redundant transcription factors in yeast using a combination of homology-based tools and protein-protein interactions. The approach was automated and incorporated into ModLink+, an online and user-friendly tool to infer the fold of remote homologs. Moreover, I describe split-statistical potentials for protein-DNA interactions. Finally, I present SHAITAN, a statistical/homology-based approach that can be used to both predict transcription factor binding sites and infer the more likely transcription factors to bind a DNA sequence of interest.

Les interaccions proteïna-ADN són indispensables en l’activitat diària de les cèl•lules. Les proteïnes que participen en aquestes interaccions s’encarreguen de la regulació de l'expressió gènica i són responsables de la replicació, l'empaquetament, la reparació i la recombinació de l’ADN. Entre aquestes proteïnes, els factors de transcripció activen/reprimeixen la transcripció de gens mitjançant la unió a llocs específics dins el genoma. Per tant, la caracterització dels llocs d'unió dels diferents factors de transcripció és crucial per tal d’entendre com funciona la regulació gènica. En aquest context, desenvolupar eines computacionals és importantíssim. En aquesta tesi predict redundància entre factors de transcripció de llevat eines fent servir eines basades en homologia i interaccions proteïna-proteïna. Aquesta aproximació va ser automatitzada i incorporada a ModLink+, una eina accessible des d’internet i fàcil d'usar per a inferir el plegament de proteïnes a partir d’homòlegs remots. D'altra banda, descric potencials estadístics fraccionats per a interaccions proteïna-ADN. Finalment presento SHAITAN, una aproximació basada en homologia i potencials estadistics que pot ser utilitzada per a predir els llocs d'unió de factors de transcripció així com per saber quins factors de transcripció són més probables que s’uneixin a una determinada seqüència d'ADN.