# data[].attributes.body
Localização genética: cromossoma 11. [1]

Codifica a proinsulina (INS = gene pré-proinsulina).

A insulina é uma hormona que desempenha um papel crucial na regulação dos níveis de glicose no sangue. Para tal, sinaliza as células do corpo, de forma a que estas absorvam a glicose da corrente sanguínea e a usem como energia. Em particular, sinaliza as células do fígado para armazenarem o excesso de glicose na forma de glicogénio. [1]

A insulina é produzida numa forma precursora (a chamada "proinsulina"), que consiste numa única cadeia de aminoácidos. A cadeia de proinsulina é clivada para formar "pedaços individuais" chamados de cadeias A e B, que são unidas por pontes dissulfeto para formar a insulina ativa.  [1]

Posto isto, este gene está diretamente envolvido na regulação dos níveis de açúcar no sangue, pelo que tem sido considerado em estudos de múltiplas doenças, como diabetes tipo 1 e tipo 2, hipoglicemia, etc.

# data[].attributes.body
Esta etapa tem como objetivo aceder ao NCBI e guardar os ficheiros correspondentes aos genes escolhidos, e ainda possivelmente explorar variantes. O NCBI (National Center for Biotechnology Information) desenvolve e mantém bases de dados moleculares e bibliográficas. Não gerando os seus próprios dados, recebem submissão de dados de investigadores, desenvolvem software para os analisar, e ainda providenciam acesso via web aos dados e software. [1]

Assim, foram desenvolvidos scripts em BioPython que permitem o acesso automatizado a estes mesmos dados e foram retiradas algumas conclusões acerca de cada um dos genes a analizar. Estes estáo presentes no GitHub do grupo.

# data[].attributes.body
Como já referido anteriormente, o gene INS, que codifica a proteína insulina é importante para a regulação da glicemia no corpo. A insulina é produzida pelas células beta do pâncreas e atua como hormona para estimular as células do corpo a absorverem glicose a partir do sangue, o que ajuda a regular os níveis de açúcar no sangue. Além disso, a insulina também desempenha um papel importante na regulação da síntese e armazenamento de gordura e proteínas.
A insulina regula o metabolismo, alterando a concentração de proteínas críticas ou induzindo modificações pós-tradução de moléculas pré-existentes.
Embora a insulina possa potencialmente afetar qualquer uma das múltiplas etapas do fluxo de informação do gene à proteína, a transcrição, a estabilidade do mRNA e a tradução representam os locais primários da ação da insulina.
Além disso, os genes regulados por proteínas codificadas pela insulina estão envolvidos numa variedade de fenómenos biológicos. Muitos destes mRNAs dirigem a síntese de enzimas que têm uma ligação metabólica bem establecida com a ação da insulina.
Como seria de esperar, este tipo de regulação é vista principalmente nos tecidos primários associados às ações metabólicas da insulina, nomeadamente o fígado, o músculo e o tecido adiposo. Contudo, a insulina também regula a expressão genética nos tecidos que geralmente não estão associados a efeitos metabólicos. [1] [2]

# data[].attributes.body
Localização genética: cromossoma 11. [2]

Altamente ativo durante o desenvolvimento fetal (codifica uma proteína chamada “fator de crescimento semelhante à insulina 2”, associada ao crescimento fetal e placentário, por promover a transferência de nutrientes da mãe para o bebé através da placenta), e muito menos ativo após o nascimento. [2][3]

Por norma, as pessoas herdam uma cópia da maioria dos genes da parte da mãe e uma cópia da parte do pai. Ambas as cópias estão normalmente ativas nas células. O mesmo não acontece neste caso (há uma expressão desigual a partir dos dois alelos parentais). Ou seja, apenas a cópia herdada paternalmente está ativa; a cópia herdada da mãe encontra-se inativa. Esta diferença específica dos pais na ativação do gene é causada por um fenómeno denominado impressão genómica. [2][3]

Níveis de IGF2 estão relacionados com o estado nutricional, uma vez que os níveis estão aumentados na obesidade, e diminuem com a perda de peso. [4]

Com sua atividade semelhante à insulina, o IGF2 atua no fígado para reduzir a produção hepática de glicose e aumentar o armazenamento de glicose como glicogénio. Nos músculos, o IGF2 também ajuda a diminuir o nível de glicose no sangue, facilitando a absorção e a oxidação da glicose e estimulando a síntese de lipídios e proteínas. [4]

O declínio nos níveis circulantes de IGF2 na meia-idade está associado à adiposidade no início da velhice, o que, novamente, traduz o impacto de IGF2 na disposição subsequente da gordura. [4]

Em suma, a proteína codificada por este gene desempenha um papel na regulação da sensibilidade à insulina, da divisão celular, e da diferenciação celular, pelo que tem sido considerado em estudos de múltiplas doenças, entre as quais, diabetes tipo 2.

# data[].attributes.body
[1] "INS gene - insulin", Medline Plus, https://medlineplus.gov/genetics/gene/ins/ (consultado em 10/01/2023).

[2] "IGF2 gene - insulin like growth factor 2", Medline Plus, https://medlineplus.gov/genetics/gene/igf2/#resources (consultado em 10/01/2023).

[3] Nordin, M., Bergman, D., Halje, M., Engström, W., Ward, A., "Epigenetic regulation of the Igf2/H19 gene cluster", 2014, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24738971/.

[4] Holly, J., Biernacka K., Perks, C., "The Neglected Insulin: IGF-II, a Metabolic Regulator with Implications for Diabetes, Obesity, and Cancer", 2019, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6829378/.

# data[].attributes.body
ID:  NG_007114.1
Homo sapiens insulin (INS)
Sequence length:  8416
from:  Homo sapiens (human)

Other annotations:
 -Molecule type:  DNA
 -Topology:  linear
 -Date:  02-JAN-2023
 -Sequence version: 1
 -Organism:  Homo sapiens
 -Taxonomy:  ['Eukaryota', 'Metazoa', 'Chordata', 'Craniata', 'Vertebrata', 'Euteleostomi', 'Mammalia', 'Eutheria', 'Euarchontoglires', 'Primates', 'Haplorrhini', 'Catarrhini', 'Hominidae', 'Homo']
 -Proteins codified: tyrosine 3-monooxygenase isoform a, b and c; insulin preproprotein; insulin, isoform 2 precursor.

# data[].attributes.body
ID:  NG_008849.1
Homo sapiens insulin like growth factor 2 (IGF2)
Sequence length:  27487
from:  Homo sapiens (human)

Other annotations:
 -Molecule type:  DNA
 -Topology:  linear
 -Date:  13-JAN-2023
 -Sequence version: 1
 -Organism:  Homo sapiens
 -Taxonomy:  ['Eukaryota', 'Metazoa', 'Chordata', 'Craniata', 'Vertebrata', 'Euteleostomi', 'Mammalia', 'Eutheria', 'Euarchontoglires', 'Primates', 'Haplorrhini', 'Catarrhini', 'Hominidae', 'Homo']
 -Proteins codified:insulin, isoform 2 precursor; insulin-like growth factor II isoform 2; insulin-like growth factor II isoform 1 preproprotein

# data[].attributes.body
ID:  NG_050578.1
Homo sapiens INS-IGF2 readthrough (INS-IGF2)
Sequence length:  39098
from:  Homo sapiens (human)

Other annotations:
 -Molecule type:  DNA
 -Topology:  linear
 -Date:  13-JAN-2023
 -Sequence version: 1
 -Organism:  Homo sapiens
 -Taxonomy:  ['Eukaryota', 'Metazoa', 'Chordata', 'Craniata', 'Vertebrata', 'Euteleostomi', 'Mammalia', 'Eutheria', 'Euarchontoglires', 'Primates', 'Haplorrhini', 'Catarrhini', 'Hominidae', 'Homo']
-Proteins codified: tyrosine 3-monooxygenase isoform a, b and c; insulin preproprotein; insulin, isoform 2 precursor; insulin-like growth factor II isoform 2; insulin-like growth factor II isoform 1 preproprotein

# data[].attributes.body
Recorrendo à ferramenta IntAct foi possível analisar algumas interações estabelecidas pelo gene INS. Este gene interage com genes de Homo sapiens, outros mamíferos, e ainda, vírus.
Destaca-se uma maior confiança (MI score) na interação do gene INS com o gene INSR.

# data[].attributes.body
As mutações do gene INS foram identificadas nas suas regiões não traduzidas, e afetam as etapas principais da biossíntese da insulina. [1]

Embora diabetes causado por mutações no gene INS seja raro, evidências crescentes sugerem que defeitos na via de biossíntese da insulina também podem estar envolvidos na progressão dos tipos mais comuns de diabetes. [1]

Mutações neste gene levam ao dobramento incorreto da proinsulina, das células beta pancreáticas, ao stress do retículo endoplasmático, e à inibição/falha na produção e secreção de insulina. [1]

Distúrbios associados a alterações genéticas neste gene: Maturity-Onset Diabetes of the Young, MODY (forma rara de diabetes, diferente do tipo 1 e 2; se um dos pais tem esta mutação genética, qualquer filho tem 50% de chance de herdá-la, e desenvolverá MODY antes dos 25 anos, independentemente de seu peso, estilo de vida, etc.); “Diabetes Mellitus Neonatal Permanente” (indivíduos com esta condição geralmente têm baixo peso ao nascer e desenvolvem aumento de açúcar no sangue – hiperglicemia - nos primeiros 6 meses de vida).  [2]

# data[].attributes.body
Os dados que constam na presente imagem reforçam a literatura acima mencionada.
Efetivamente, no caso da proteína codificada pelo gene INS, as doenças mais destacáveis são: Hyperproinsulinemia (HPRI), Diabetes mellitus, insulin-dependent, 2 (IDDM2), Diabetes mellitus, permanent neonatal, 4 (PNDM4), e Maturity-onset diabetes of the young 10 (MODY10).
Note-se que HPRI se caracteriza por níveis elevados de insulina no sangue. Já as restantes, sendo subtipos da diabetes, resultam, de forma geral, na falta de insulina e, consequentemente, na necessidade de injeções externas da mesma.

# data[].attributes.body
Interrupção cromossómica a montante do gene IGF2 gera um atraso do crescimento intrauterino e um desenvolvimento precoce e atípico de diabetes tipo 2 (associado à resistência à insulina e a um aumento acentuado na adiposidade abdominal). [3]

Anormalidades genéticas ao nível deste gene podem resultar em distúrbios do desenvolvimento do crescimento: Síndrome de Russell-Silver, caracterizada por retardamento do crescimento pré e pós-natal, e por um risco aumentado de síndrome metabólica subsequente (IGF2 como regulador metabólico); Síndrome de Beckwith-Wiedeman, distúrbio de supercrescimento associado à hipoglicemia neonatal e a um risco aumentado de tumores na infância. [3]

# data[].attributes.body
A principal proteína codificada pelo gene INS é a insulina que integra o organismo humano (Homo sapiens). Esta proteína contém um total de 110 aminoácidos.

# data[].attributes.attachment_caption
Estrutura tridimensional da proteína insulina.

# data[].attributes.attachment_caption
Funções moleculares associadas à proteína insulina.

# data[].attributes.body
A principal função da insulina, tal como se comprova, é a diminuição da concentração de glicose no sangue. Isso é conseguido a partir do aumento da permeabilidade celular a monossacarídeos, aminoácidos e ácidos gordos. Para além disso, acelera processos como a glicólise, o ciclo do fosfato pentose, e a síntese do glicogénio no fígado.

# data[].attributes.attachment_caption
Componentes celulares, funções moleculates e pocessos biológicos.

# data[].attributes.body
É possível recolher informação mais detalhada acerca dos componentes celulares onde se encontra esta proteína quer pelo código de cores presente no GOAnnotations, quer pela imagem agora apresentada. Deste modo, a insulina está presente em locais como retículo endoplasmático rugoso, complexo de Golgi e espaço extracelular. Os organelos celulares referidos são importantes na maturação, armazenamento e distribuição da insulina dentro da célula.
Ao nível da função molecular, caracteriza-se sobretudo por uma atividade hormonal. Intervém ainda em processos biológicos, destacando-se o metabolismo de carboidratos e lípidos, e sinalização.

# data[].attributes.body
Analizando esta secção, conclui-se que a proteína insulina é clivada em duas cadeias, insulina A e insulina B. Estas cadeias encontram-se unidas por ligações peptídicas. A cadeia A contém 21 aminoácidos e a cadeia B contém 30 aminoácidos. Juntas, as cadeias formam a estrutura tridimensional da insulina.
A clivagem das cadeias é importante para a formação da insulina ativa.

# data[].attributes.body
De igual modo nesta secção são apresentados os locais celulares onde se pode encontrar a insulina.

# data[].attributes.attachment_caption
Proteínas similares à codificada pelo gene INS.

# data[].attributes.body
As proteínas que apesentam maior nível de semelhança à proteína insulina (100%) estão presentes no Gorilla e no Homo Sapiens.

# data[].attributes.body
Ao nível de processamento molecular destacam-se na proteína a presença de péptido de sinal (vermelho), propéptidos (azul claro) e péptido (azul escuro).
O peptído de sinal é responsável por sinalizar ao aparelho de secreção celular que a proteína deve ser secretada para o meio extracelular. [2] O propéptido é uma região destinada a ser processada para formar a proteína ativa.
No que toca às características estruturais, é possível identificar as diferentes regiões de estruturas secundárias da proteína: helix (rosa), beta strand (amarelo) e turn (azul).

# data[].attributes.attachment_caption
Expressão da proteína insulina nos tecidos.

# data[].attributes.body
A proteína apresenta uma expressão elevada no pâncreas. Isto está de acordo com o esperado uma vez que as funções da insulina e do pâncreas estão interligadas, nomedamente: regulação da glicemia, metabolismo de carboidratros, síntese de gordura, entre outras.

# data[].attributes.body
Os picos presentes permitem identificar facilmente quais as regiões da proteína que são mais propensas a sofrer alterações e, consequentemente, afetar a sua função biológica.

# data[].attributes.body
Recorreu-se à ferramenta InterPro para proceder à análise da família e domínios da proteína.
Assim sendo, concluiu-se que a proteína pertence à família insulina (IPR004825 ) e ao domínio Insulin-like (IPR016179).

# data[].attributes.body
A informação obtida a partir da ferramenta CCD é coerente com a informação presente na InterPro, na medida em que ambas identificam a Insulin-like como domínio da proteína codificada pelo gene INS.
Este domínio é específico para vertebrados e inclui vários peptídeos, nomeadamente a insulina e insulin-like growth factors I e II, que desempenham uma variedade de papéis no controlo de processos tais como metabolismo, crescimento e diferenciação, e reprodução. A nível celular, afetam o ciclo celular, a apoptose, a migração celular e a diferenciação.
Com exceção de insulin-like growth factors, as formas ativas destas hormonas peptídeas são compostas por duas cadeias (A e B) ligadas por duas ligações de dissulfeto. É formado um alinhamento que contém ambas as cadeias e a região interveniente do ligador, dipostas na forma de propéptido. Os propéptidos são clivados para produzir duas cadeias separadas ligadas covalentemente pelas duas ligações de dissulfeto.
Esta informação vai de encontro ao mencionado previamente acerca dos propéptidos encontrados na proteína.

O "Segment Alignment" mostra como a sequência de aminoácidos da proteína de interesse se compara a outras proteínas que pertencem ao mesmo domínio. Este alinhamento pode ser usado para identificar regiões conservadas na sequência, que podem ser importantes para a função da proteína. Além disso, o alinhamento pode fornecer informações sobre a evolução dessas proteínas e o seu parentesco com outras proteínas. Todas estas informações são analisadas na secção seguinte.

# data[].attributes.headline
Domínios Transmembranares (Phobius, TMHMM e DeepTMHMM)

# data[].attributes.subject
Domínios Transmembranares (Phobius, TMHMM e DeepTMHMM)

# data[].attributes.body
Tendo como base as ferramentas Phobius, TMHMM e DeepTMHMM conclui-se que a proteína codificada pelo gene INS não possui domínios transmembranares.

# data[].attributes.body
[1] UniProt Consortium. (2021). UniProtKB - P01308 (INS_HUMAN).
https://www.uniprot.org/uniprotkb/P01308/entry

[2] Khan Academy. (s.d.). Protein targeting and traffic.
https://www.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/translation-polypeptides/a/protein-targeting-and-traffic

[3] InterPro (2023). UniProt: P01308.
https://www.ebi.ac.uk/interpro/protein/UniProt/P01308/

[4] NCBI CDD (2023). cd04367.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/cddsrv.cgi?uid=cd04367

[5] Phobius Prediction.
https://phobius.sbc.su.se/cgi-bin/predict.pl

[4] Gruber, J., & Linding, R. (2010). TMHMM server v. 2.0: prediction of transmembrane helices in proteins. Nucleic acids research, 38(Suppl), W407-W410.
https://services.healthtech.dtu.dk/service.php?TMHMM-2.0

[5] DeepTMHMM. (n.d.). DTU Bioinformatics.
https://dtu.biolib.com/DeepTMHMM

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
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# data[].attributes.attachment_link.description
UniProt is the world’s leading high-quality, comprehensive and freely accessible resource of protein sequence and functional information.

# data[].attributes.attachment_caption
Doenças e variantes associadas à proteína.

# data[].attributes.body
Mais uma vez, os dados da imagem estão em conformidade com a literatura.
Com efeito, as doenças que se associam à proteína Insulin-like growth factor II, são, na sua maioria, relacionadas com o desenvolvimento e crescimento intrauterino e pós-natal, assim como a sua malformação que se vão tornando cada vez mais evidentes durante a infância e adolescência. Alguns exemplos destas doenças são, lá está, as Síndromes de Silver-Russel 1 e 3 (SRS1 e SRS3).

# data[].attributes.body
[1] Sutherland, C., O'Brien, R. M., & Granner, D. K. (2021). Insulin Action Gene Regulation. In NCBI Bookshelf. National Center for Biotechnology Information.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK6471/

[2] Poitout, V., Hagman, D., Stein, R., Artner, I., Robertson, R. P., & Harmon, J. S. (2007). Regulation of the insulin gene by glucose and fatty acids. PubMed Central (PMC), 1853259.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1853259/

[3] European Bioinformatics Institute (EBI). (2023). IntAct Search.
https://www.ebi.ac.uk/intact/search?query=id:P01308*#interactor

# data[].attributes.body
O presente trabalho prático surge no âmbito da unidade curricular de Bioinformática.
O seu principal objetivo consiste na análise de um par de genes potencialmente relacionados com diabetes tipo 2. Para o efeito, recorre-se a ferramentas computacionais e scripts em BioPython, e são interpretados os resultados decorrentes da sua utilização, de modo a entender, dentro do possível, a função dos genes em causa e as suas interações e relações com a patologia em estudo.

# data[].attributes.body
Diabetes tipo 2 é responsável por complicações a nível micro e macrovascular, constituindo um enorme fardo para os doentes e para os sistemas de saúde em geral. [1]

Esta doença advém do facto de o pâncreas se tornar incapaz de produzir insulina em quantidade suficiente para controlar os níveis de açúcar, que vão aumentando de forma progressiva. Também pode acontecer que o organismo se torne resistente à insulina. [2]

Apesar do crescente conhecimento sobre fatores de risco e condicionantes desta patologia, a sua incidência e prevalência continuam a aumentar globalmente. [1]

A deteção precoce por meio de programas de triagem e a disponibilidade de terapias seguras e eficazes reduzem a morbidade e a mortalidade, ao prevenir e retardar complicações. Neste sentido, o aumento da compreensão dos fenótipos e genótipos específicos de diabetes pode-se traduzir em tratamentos mais específicos e personalizados para pacientes com diabetes tipo 2. [1]

Assim sendo, serão alvo de análise os genes IGF2 e INS, por estarem identificados como potencialmente relevantes para o estudo desta doença.

# data[].attributes.body
[1] Chatterjee, S., Khunti, K., Davies, M. “Type 2 diabetes”. Lancet 2017; 389: 2239–51.

[2] "Insulina: como é usada para controlar a diabetes?", Cuf, 2018, https://www.cuf.pt/mais-saude/insulina-como-e-usada-para-controlar-diabetes (consultado em 23/01/2023).

# data[].attributes.body
No que concerne ao gene IGF2, este corresponde à proteína Insulin-like growth factor II.

Esta proteína pertence ao organismo Homo sapiens, sendo que integra em si um total de 180 aminoácidos.

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Estrutura tridimensional da proteína em estudo.

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Funções moleculares associadas à proteína.

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A proteína em questão desempenha um papel fundamental no crescimento e desenvolvimento, particularmente durante o desenvolvimento embrionário.  Para além disso, está também envolvida na regulação da proliferação e diferenciação celular.  Destacando-se as funções de transporte, receptor-ligante, regulação molecular e ainda a capacidade de catalisar reações envolvendo proteínas.

# data[].attributes.attachment_caption
Componentes celulares, funções moleculares e processos biológicos.

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Analisando tanto o código de cores presente no GOAnnotations quer a imagem agora apresentada, é possível recolher informação mais detalhada acerca dos componentes celulares onde se encontra esta proteína. Assim, a proteína encontra-se presente tanto no espaço extracelular como nas plaquetas. Já no campo molecular , esta proteína pode agir tanto como fator de crescimento como hormona ou ainda como mitogénio, isto é, apresenta a capacidade de simular mitoses.  Nos processos biológicos, destacam-se o metabolismo de carboidratos e glucose e ainda a osteogénese.

# data[].attributes.body
A proteína Insulin-like growth factor II é clivada em três cadeias, sendo estas a Insulin-like growth factor II, a  Insulin-like growth factor II Ala-25 Del e Preptin.

# data[].attributes.body
Esta proteína apenas pode ser encontrada no espaço extracelular, sendo que se encontra do lado de fora da membrana celular, no entanto continua ainda associada à célula e à sua atividade.

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Proteínas semelhantes à proteína em questão.

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As proteínas que apesentam maior nível de semelhança à proteína (100%) estão presentes nos chimpanzés e nos bonobo.

# data[].attributes.body
Recorreu-se à ferramenta InterPro para proceder à análise da família e domínios da proteína.
Assim sendo, concluiu-se que a proteína pertence à família
Insulin (IPR022352), ao domínio Insulin-like growth factor (IPR022350) e ao sub-domínio Insulin-like growth factor II (IPR022334)

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Domínios Transmembranares (Phobius, TMHMM e DeepTMHMM)

# data[].attributes.subject
Domínios Transmembranares (Phobius, TMHMM e DeepTMHMM)

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Tendo como base as ferramentas Phobius, TMHMM e DeepTMHMM conclui-se que a proteína codificada pelo gene IGF2 não possui domínios transmembranares.

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[1] Liu, M., Sun, J., Cui, J., Chen, W., Guo, H., Barbetti, F., Arvan, P., "INS-gene mutations: From genetics and beta cell biology to clinical disease", 2016, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4404187/.

[2] Liu, M., Hodish, I., Haataja, L., Lemus, R., Rajpal, G., Wright, J., Arvan, P., "Proinsulin misfolding and diabetes: Mutant INS gene-induced Diabetes of Youth", 2010, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2967602/.

[3] Holly, J., Biernacka K., Perks, C., "The Neglected Insulin: IGF-II, a Metabolic Regulator with Implications for Diabetes, Obesity, and Cancer", 2019, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6829378/.

# data[].attributes.body
O gene IGF2 tem efeitos regulatórios significativos no crescimento e desenvolvimento em mamíferos. A sua expressão é regulada por vários fatores, incluindo ambiente, sinais hormonais e modificações epigenéticas.

A atividade do IGF2 é regulada por um sistema de feedback negativo envolvendo a sua interação com outros fatores de crescimento e hormonas, como a hormona de crescimento e a insulina. A interação destes fatores influencia a expressão do gene IGF2, levando a mudanças na atividade deste fator de crescimento.

Além disso, a expressão do IGF2 é influenciada por fatores ambientais, como disponibilidade de nutrientes, estresse e envelhecimento. Por exemplo, a restrição de nutrientes pode inibir a expressão do IGF2, enquanto a presença de hormonas de crescimento pode aumentar sua expressão.

Modificações epigenéticas, como a metilação do ADN e a modificação histónica, também podem influenciar a regulação da expressão do IGF2. De facto, estas modificações podem tornar o ADN mais ou menos acessível a todo o processo de transcrição, o que por sua vez pode levar a mudanças na expressão do IGF2.

# data[].attributes.body
Tendo em conta os dados provenientes de ferramentas como IntAct e BioGRID, representados nas imagens acima, é possível constatar que o gene em estudo interage com vários genes, sendo que todos eles pertencem ao Homo sapiens. Aquele com que mais interage é o IGF2R, que corresponde a uma proteína presente nos humanos. [1][2]

# data[].attributes.body
[1] IGF2 (PP1446) Result Summary | BioGRID (thebiogrid.org)

[2] IntAct - Search Results (ebi.ac.uk)

# data[].attributes.body
A proteína revela elevada expressão na placenta, principalmente durante o período de gestação. Para além disso, também apresenta está bastante presente nos rins e nos intestinos, mais precisamente no intestino delgado.  Ora, isto vai de encontro ao esperado, uma vez que esta proteína tem como principal função o adequado crescimento e desenvolvimento, sem que ocorram malformações, aquando da gestação.

# data[].attributes.body
[1] Tissue expression of IGF2 - Summary - The Human Protein Atlas.

[2] IGF2 - Insulin-like growth factor II - Homo sapiens (Human) | UniProtKB | UniProt.

[3] Phobius prediction (su.se).

[4] BioLib.

[5] TMHMM - 2.0 - Services - DTU Health Tech.

[6] InterProScan Search Result (iprscan5-R20230130-173942-0507-6750044-p1m) - protein - InterPro (ebi.ac.uk).

# data[].attributes.body
Das 50 sequências selecionadas, a maior parte delas apresenta um alignment score igual ou superior a 200, o que traduz a máxima cobertura, contendo toda a sequência em alinhamento.

Algumas das sequências apresentam, no entanto, um alignment score entre 50-80, o que corresponde a uma cobertura deficiente da sequência em estudo.

As sequências com uma linha de maior comprimento, apresentam maior conservação ao longo de todo o gene.

# data[].attributes.body
No que diz respeito ao gene INS, a sequência mais homóloga encontrada é Homo sapiens insulin isoform UA, cujo acession number é MT335689.1. Importa referir que tendo em conta que o query cover assume o valor de 100%, se conclui que a sequência da base de dados utilizada abrange por completo a sequência alvo, havendo então uma total cobertura entre as duas sequências em escrutínio. Assim, passando agora para a análise do valor de per identity presente na tabela, conclui-se que as duas sequências apresentam uma percentagem de identidade de 100% ao longo do seu comprimento. Tem ainda um total score de 859, tendo exatamente o mesmo número de bits que a sequência em estudo. Para além disso, apresenta também um E-value igual a zero, o que indica que existe uma total compatibilidade e homologia entre as duas sequências.

# data[].attributes.body
Por sua vez, no que diz respeito à linhagem, o ancestral comum, o grupo taxonómico que engloba todos os descendentes, é o organismo que apresenta mais hits, 50 no total. Assim sendo, todos os genes homólogos encontram-se no sub-reino dos primatas. Desta forma, é possível concluir que à medida que a árvore vai ramificando, o número de hits vai diminuindo o que se traduz num menor número de genes homólogos ao gene em estudo.

# data[].attributes.body
Para o gene IGF2, a sequência mais homológa a esta é Homo sapiens insulin PREDICTED: Pan troglodytes insulin like growth factor 2 (IGF2), cujo acession number é XM_016920181.2. Assim como para o gene anterior que o query cover assume o valor de 99% conclui-se que a sequência da base de dados utilizada abrange quase por completo a sequencia alvo.
Passando agora para a análise do valor de per identity presente na tabela, conclui-se que as duas sequências apresentam uma percentagem de identidade de 96,72% ao longo do seu comprimento. Tem ainda um total score de 9284, sendo este o número mais próximo do número de bits que a sequência em estudo apresenta. Para além disso o valor de E-value é igual a zero, o que indica, mais uma vez, que existe uma total compatibilidade e homologia entre as duas sequências.

# data[].attributes.body
Todas as sequências apresentam um alignment score igual ou superior a 200, o que traduz a máxima cobertura, contendo toda a sequência em alinhamento.

# data[].attributes.body
Também aqui o ancestral comum apresenta 50 hits no total. Assim, todos os genes homólogos encontram-se no sub-reino dos primatas. Desta forma, é possível concluir que à medida que a árvore vai ramificando, o número de hits vai diminuindo, contudo de forma menos exponencial quando comparado ao gene INS, o que se reflete num menor número de genes homólogos ao gene em estudo.

# data[].attributes.body
[1] NCBI Blast:NM_000612.6 Homo sapiens insulin like growth (nih.gov)

[2] NCBI Blast:ref|NM_000207.3| (nih.gov)

# data[].attributes.body
https://github.com/bileite4/repositorio_G11/blob/main/Prote%C3%ADnas%20.ipynb

# data[].attributes.body
Por análise do gráfico que evidencia a conservação dos domínios da proteína nas diferentes sequências, constata-se desde logo que a região da proteína (codificada pelo gene INS) que apresenta maior grau de conservação nas sequências encontradas corresponde a um query entre os 20 e os 110 aminoácidos.

Não obstante, apenas 5 sequências possuem um nível de conservação máximo deste domínio (isto é, um alignment score superior a 200, representado a vermelho). As restantes, ou têm um alignment score compreendido entre 80 e 200 (representado a cor-de-rosa), ou têm um valor ainda inferior, entre 50 e 80 (representado a verde).

A “1IGF_like” é a superfamília mais conservada das sequências encontradas.

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Da utilização do COBALT resultou a imagem acima. Partindo do pressuposto que as zonas a vermelho dizem respeito às zonas com maior conservação, conclui-se que são um pouco ambíguas. Ainda assim, destaca-se claramente a região compreendia entre os 60 e 85 aminoácidos.

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Para efetivação do alinhamento múltiplo, selecionaram-se duas sequências com elevada percentagem de identidade com a sequência inicial.

Neste sentido, para este primeiro alinhamento, foi usada a sequência correspondente à insulina na espécie Pongo pygmaeus (query cover de 99% com a sequência inicial e comprimento igual (110 aminoácidos)).

Através disto, torna-se possível identificar segmentos nos quais não existe uma conservação total da sequência, isto é, nos quais existe uma diferença nos aminoácidos traduzidos. Neste caso em concreto, esta particularidade apenas ocorre uma vez.

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Para este segundo alinhamento, utilizou-se outra sequência, no caso, a correspondente à insulina, mas desta vez pertencente à espécie Pan troglodytes (query cover de 98% com a sequência inicial e comprimento igual (110 aminoácidos)).

Contrariamente à sequência anterior, observa-se que em mais do que um segmento, não existe uma conservação total dos aminoácidos traduzidos.

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Analisando o gráfico, constata-se que a região da proteína (codificada pelo gene IGF2) que apresenta maior grau de conservação entre as múltiplas sequências encontradas corresponde a um query entre os 30 e os 90 aminoácidos. Adicionalmente, salta logo à vista que esta representação é mais heterogénea do que a obtida para a proteína codificada pelo gene INS.

Ainda assim, 9 sequências possuem um nível de conservação máximo deste domínio (isto é, um alignment score superior a 200, representado a vermelho). Já a restante maioria tem um alignment score compreendido entre 80 e 200 (representado a cor-de-rosa), à exceção de 3 que possuem um valor inferior, entre 50 e 80 (representado a verde).

A “1IGF_like” e a “IGF2_C” são as superfamílias mais conservadas das sequências encontradas.

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De novo, de entre os resultados obtidos através do COBALT, sobressai essencialmente uma região. Neste caso, a zona avermelhada com maior destaque entre as demais situa-se entre os 65 e os 80 aminoácidos.

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Para efetivação do alinhamento múltiplo, repetiu-se o procedimento anteriormente referido, ou seja, selecionaram-se duas sequências com elevada percentagem de identidade com a sequência inicial.

Sendo assim, para este alinhamento, foi usada a sequência correspondente à proteína “insuline-like growth factor II” na espécie Rattus norvegicus (query cover de 85% com a sequência inicial e comprimento igual (180 aminoácidos)).

Posto isto, são identificáveis vários segmentos nos quais não existe uma conservação total da sequência, ou melhor, nos quais existe uma diferença nos aminoácidos traduzidos.

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Para este último alinhamento, utilizou-se a sequência correspondente à proteína “insuline-like growth factor II”, mas desta vez pertencente à espécie Equus caballus (query cover de 85% com a sequência inicial, mas com maior comprimento (181 aminoácidos)).

Comparativamente com o alinhamento anterior, observam-se mais segmentos nos quais não existe conservação total dos aminoácidos traduzidos, também justificado pelo número desigual de aminoácidos em relação à proteína de referência.

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Repare-se que todas estas constatações podem ser interligadas com a filogenia, na medida em que é expectável que a uma maior percentagem de identidade com as proteínas presentes no Homo sapiens esteja associada uma maior proximidade na árvore filogénica. É precisamente isto que poderemos comprovar na próxima secção.

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Árvore filogenética associada ao gene INS.

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Antes de proceder à discussão filogenética, importa esclarecer que a proximidade ao ancestral é dada pelo comprimento de cada linha, associado ao número de ramificações entre a query (cadeia de aminoácidos em análise) e o ancestral comum.

Deste modo, a árvore filogenética obtida através do BLAST sugere-nos a existência de um ancestral comum a partir do qual evoluem dois grupos.

Além do mais, ressalta-se a proximidade filogenética entre a insulina do Homo sapiens, e a insulina do Pongo pygmaeus e do Pan troglodytes. Efetivamente, estas apresentam várias ramificações em comum, o que corrobora a ideia estabelecida na secção de alinhamento múltiplo de que estas três sequências possuem diversas zonas conservadas semelhantes (percent identity elevado).

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Árvore filogenética associada ao gene IGF2.

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À semelhança da árvore filogenética anterior, tem-se um ancestral comum através do qual derivam dois grupos.

Contudo, relativamente às duas sequências abordadas no alinhamento múltiplo, percebe-se que as espécies Rattus norvegicus e Equus caballus estão menos relacionadas com a espécie de referência (Homo sapiens). Esta observação já era provável considerando a menor percentagem de identidade, e no caso de Equus caballus, o valor diferente de aminoácidos. Estas duas características aumentam a distância, e diminuem o número de ramificações em comum, na árvore filogénica.

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Árvore filogenética associada ao gene IGF2

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Analisando as listas de IDS obtidos pelo NCBI identifica-se um gene comum em ambas as pesquisas, 'NG_050578.1', correspondente a um gene que inclui 2 variantes de transcrição alternada, que alinham com o gene INS na região 5' e com o gene IGF2 na região 3'. No entanto, as proteínas codificadas por este gene são o conjunto de proteínas codificadas pelo gene INS e pelo gene IGF II. Tendo isto em conta, e o facto de não haver informação relevante acerca deste na literatura, não vai ser considerado nos restantes tópicos devido à sua irrelevância

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Destaca-se que cada gene codifica um conjunto diferente de proteínas, como a Tirosina 3-monooxigenase, que cataliza a conversão de L-tirosina em L-dihidroxifenilalanina (L-Dopa), que influencia a biosíntese de catecolaminas, dopamina, noradrenaline e adrenalina (4); a preproteina de insulina, que é mais tarde convertida em insulina (5); o precursor de insulina,isomorfo 2 que aumenta o efeito do IGF2 durante a embriogénese e desenvolvimento fetal(6); a preproteina de IGF2, que é mais tarde convertida em IGF2.

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[1] 'NCBI Resources: What is NCBI?', LibGuides at Health Sciences Library, University of Colorado Anschutz Medical Campus, https://library-cuanschutz.libguides.com/NCBI (consultado em 15/01/2023).

[2] 'Bio.Entrez package' — Biopython 1.75 documentation. Biopython, https://biopython.org/docs/1.75/api/Bio.Entrez.html (consultado em 15/01/2023).

[3] 'Sequence annotation objects — test test documentation' Tutorials — test documentation, https://biopython-tutorial.readthedocs.io/en/latest/notebooks/04%20-%20Sequence%20Annotation%20objects.html (consultado em 15/01/2023).

[4] 'UniProt', UniProt, https://www.uniprot.org/uniprotkb/P07101/entry (consultado em 15/01/2023).

[5] 'Conversion of proinsulin to insulin occurs coordinately with acidification of maturing secretory vesicles', PubMed Central, 1986 Dec 1, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2114621/ (consultado em 15/01/2023).

[6] 'IGF2 insulin like growth factor 2 [Homo sapiens (human)]' - Gene - NCBI. National Center for Biotechnology Information, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/3481 (consultado em 15/01/2023).