Aplicação do algorítmo genético no mapeamento de genes epistáticos em cruzamentos controlados - Paulo Tadeu Meira e Silva de Oliveira (Universidade de São Paulo, 2008)

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O mapeamento genético é constituído por procedimentos experimentais e estatísticos que buscam detectar genes associados à etiologia e regulação de doenças, além de estimar os efeitos genéticos e as localizações genômicas correspondentes. Considerando delineamentos experimentais que envolvem cruzamentos controlados de animais ou plantas, diferentes formulações de modelos de regressão podem ser adotados na identificação de QTLs (do inglês, quantitative trait loci), incluindo seus efeitos principais e possíveis efeitos de interação (epistasia). A dificuldade nestes casos de mapeamento é a comparação de modelos que não necessariamente são encaixados e envolvem um espaço de busca de alta dimensão. Para este trabalho, descrevemos um método geral para melhorar a eficiência computacional em mapeamento simultâneo de múltiplos QTLs e de seus efeitos de interação. A literatura tem usado métodos de busca exaustiva ou busca condicional. Propomos o uso do algoritmo genético para pesquisar o espaço multilocos, sendo este mais útil para genomas maiores e mapas densos de marcadores moleculares. Por meio de estudos de simulações mostramos que a busca baseada no algoritmo genético tem eficiência, em geral, mais alta que aquela de um método de busca condicional e que esta eficiência é comparável àquela de uma busca exaustiva. Na formalização do algoritmo genético pesquisamos o comportamento de parâmetros tais como: probabilidade de recombinação, probabilidade de mutação, tamanho amostral, quantidade de gerações, quantidade de soluções e tamanho do genoma, para diferentes funções objetivo: BIC (do inglês, Bayesian Information Criterion), AIC (do inglês, Akaike Information Criterion) e SSE, a soma de quadrados dos resíduos de um modelo ajustado. A aplicação das metodologias propostas é também considerada na análise de um conjunto de dados genotípicos e fenotípicos de ratos provenientes de um delineamento F2. === Genetic mapping is defined in terms of experimental and statistical procedures applied for detection and localization of genes associated to the etiology and regulation of diseases. Considering experimental designs in controlled crossings of animals or plants, different formulations of regression models can be adopted in the identification of QTL\'s (Quantitative Trait Loci) to the inclusion of the main and interaction effects between genes (epistasis). The difficulty in these approaches of gene mapping is the comparison of models that are not necessarily nested and involves a multiloci search space of high dimension. In this work, we describe a general method to improve the computational efficiency in simultaneous mapping of multiples QTL\'s and their interactions effects. The literature has used methods of exhausting search or conditional search. We consider the genetic algorithm to search the multiloci space, looking for epistatics loci distributed on the genome. Compared to the others procedures, the advantage to use such algorithm increases more for set of genes bigger and dense maps of molecular markers. Simulation studies have shown that the search based on the genetic algorithm has efficiency, in general, higher than the conditional search and that its efficiency is comparable to that one of an exhausting search. For formalization of the genetic algorithm we consider different values of the parameters as recombination probability, mutation probability, sample size, number of generations, number of solutions and size of the set of genes. We evaluate different objective functions under the genetic algorithm: BIC, AIC and SSE. In addition, we used the sample phenotypic and genotypic data bank. Briefly, the study examined blood pressure variation before and after a salt loading experiment in an intercross (F2) progeny.