Objectiu

La predicció d'exons és una part fonamental a resoldre del problema de la predicció de gens en seqüències de DNA directament relacionada amb l'anotació de genomes.
La utilització de mètodes estadístics i computacionals en aquest camp permet obtenir una primera aproximació senzilla del problema a l'ordinador.
L'objectiu d'aquest treball és desenvolupar un programa en llenguatge Perl que, donada una seqüència de DNA dins un fitxer de text en format FASTA, construeixi un fitxer en format GFF que contingui les prediccions dels possibles exons de la seqüència.

INTRODUCCIÓ

Els components estructurals bàsics d'un gen inclouen: el promotor, l'start codon, introns, exons, i l'stop codon.
La informació genètica del DNA és copiada a RNA mitjançant el procés de transcripció. Els trànscrits de RNA que dirigeixen la síntesi de molècules proteiques són els mRNAs.
L'ordre dels nucleòtids en el DNA indica la seqüència d'aminoàcids d'una proteïna a sintetitzar. Aquest missatge està xifrat en la disposició de les bases A, G, C i T. El mRNA expressat amb les bases A, C, G i U ha de ser traduït a la seqüència d'aminoàcids, determinats pels diferents codons (triplets de bases), que són la unitat d'informació en el mRNA.
La informació completa per a la síntesi d'una cadena polipeptídica es denomina cistró (exons + introns). Els exons són parts del cistró que contenen informació genètica per a una proteïna, i un intró és una porció de DNA que no posseeix informació per a la síntesi proteica.
Splicing
Es basa en l'eliminació d'introns i posterior unió dels exons en un trànscrit primari, gràcies a RNPnp.
Els introns normalment contenen senyals clares que determinaran el processament de les seqüències genòmiques, ja que la majoria comencen amb la seqüència GT i acaben amb la seqüència AG (de 5' a 3'). Es tracta del donor site i l'acceptor site respectivament. Una altra seqüència important és el branch point localitzat 20-30 bases upstream de l'acceptor site (tot i que no existeix cap seqüència consens).
A més a més, a vegades aquestes senyals poden estar emmascarades per una proteïna reguladora, resultant en splicing alternatiu o en casos més extranys, un pre-mRNA pot contenir diversos senyals ambigus d'splicing que també portarien a la mateixa situació.

ESQUEMA DEL PROCÉS D'SPLICING

De totes maneres, aquestes seqüències donadores o acceptores no són suficients per a determinar la presència d'un intró i per tant no són determinants per l'splicing.
Això ens suposa un greu problema per fer la predicció d'exons. Per resoldre-ho, s'han fet diferents aproximacions:

Cerca del consens: considera un set aliniat de sites de seqüències i a cada posició amb distribució no uniforme de nucleòtids es reté el nucleòtid preferent. Així s'obté la paraula consens. És possible acumular degeneracions i distingir entre les posicions conservades fortament de les que no ho són, depenent del grau de no-uniformitat. De totes maneres, l'anàlisi de consens, només ens podrà donar una idea vaga del mapatge funcional d'una seqüència i els seus resultats hauran de ser interpretats amb precaució.

Matrius de pesos: a partir d'un set aliniat de seqüències atorga a cada nucleòtid, per estar en una posició concreta, un pes determinat que es reflecteix amb un score determinat. L'score global d'un lloc determinat potencial estarà definit com la suma dels pesos posicionals dels nucleòtids constituents.