Discovery of biological paths activating main regulators : Application on Salmonella infection and drug-drug interacions

Abstract

Cellular behaviour is regulated by a very precise system in which the complex interplay between various types of biomolecules plays a crucial role for the proper functioning of the system itself. Proteins interacting with DNA are in charged of its replication, packaging repair and recombination, among them, transcription factors regulate gene expression, but in turn they are part of a larger network of proteins interactions. In this thesis I addressed these aspects, in relation to a certain phenotype, in first instance by identifying common regulators of genes with similar expression signatures derived from high-throughput experiments, and then by computationally modelling the signal transduction by means of a message-passing algorithm. This allowed the identification of main regulators in the specific systems describing the infection process of Salmonella spp. in two different hosts: Arabidopsis thaliana and Homo sapiens. The same approach showed encouraging results in the pharmaco-dynamic study of drug-drug interactions.

El comportament cel•lular és regulat per un complex conjunt de relacions entre diferents tipus de biomol•lècules, que juga un paper fonamental per al correcte funcionament del propi sistema cel•lular. Diferents proteïnes s’encarreguen de la replicació, empaquetament, reparació i recombinació de l’ADN, i en regulen la seva expressió per mitjà de factors de transcripció. Aquests modulen la seva activitat mitjançant interaccions amb d’altres proteïnes, formant part d’una xarxa d’interaccions molt més extensa. En aquesta tesi m’interesso per aquests aspectes en relació a certs fenotips. Primer, identificant reguladors comuns de gens amb patrons d’expressió similars, obtinguts d’experiments d’alt rendiment; després, usant d’algorismes de transmissió del missatge per al modelat computacional de la transducció del senyal. Així he identificat reguladors principals en el procés d’infecció de Salmonella spp. en Arabidopsis thaliana i Homo sapiens. Una aproximació idèntica aporta resultats esperançadors en l’estudi de la farmacodinàmica de les interaccions entre drogues.