Busca com reconhecimento de rearranjos em pangenomas

A pangenômica é um tópico importante no campo da bioinformática e está remodelando o cenário da análise genômica. Em contraste com as abordagens antigas que um único genoma consensual como referência, os pangenomas são coleções de genomas com relações filogenéticas estreitas que abrangem diferentes populações. Ao capturar uma extensão maior da diversidade genômica, a pesquisa em pangenômica já forneceu informações valiosas sobre as propriedades e distribuição de variações comuns e raras em genomas, os processos que moldam a diversidade genética e a compreensão da biologia da doença.

A complexidade inerente dos bancos de dados de pangenomas requer o desenvolvimento de novos métodos para sua construção, consulta e análise de tarefas específicas. Numerosas iniciativas como PANGAIA ou ALPACA, projetos financiados pela UE, tentam preencher essas lacunas, fomentando a colaboração para projetar e implementar novas técnicas para construir, gerenciar e analisar pangenomas.

Os principais objetivos deste projeto são estender os métodos atuais para a comparação de sequências de DNA ao incluir técnicas de rearranjos de genomas, permitindo (i) o alinhamento de sequências genômicas com reconhecimento de rearranjos, e (ii) o alinhamento de sequências, com reconhecimento de rearranjos, onde as sequências de interesse são alinhadas a um grafo que representa um pangenoma. Nenhuma ferramenta atual que alinhe sequências à grafos reconhece rearranjos.

Ao fazer isso, é possível observar correlações que não podem ser encontradas pelos métodos atuais. O método proposto possibilitaria, por exemplo, o alinhamento de sequências em locais do genoma humano propensos a altas taxas de variação estrutural, como 1p36 e 3q29, ou em locais onde se encontram genes com alta variação, como o MN1, o RHCE e o CYP2D6. É possível localizar em bancos de dados públicos (e.g. Cancer Gene Census) mutações associadas a doenças humanas para verificar como elas se relacionam em termos de mutações pontuais e rearranjos a variações em um pangenoma humano. Isso evidenciará o poder dos novos métodos, fornecendo uma nova visão sobre doenças humanas. O principal resultado deste projeto permitirá avanços valiosos na investigação comparativa de genomas, expandindo os limites da análise pangenômica.