COMPLEXIDADE DE LEMPEL-ZIV NA ANÁLISE DO PARTICIONAMENTO DO POLIETILENOGLICOL NO NANOPORO DE ALFA-HEMOLISINA

COMPLEXIDADE DE LEMPEL-ZIV NA ANÁLISE DO PARTICIONAMENTO DO POLIETILENOGLICOL NO NANOPORO DE ALFA-HEMOLISINA

Neves, Gesilda F.; Machado, Dijanah C.; Carneiro, Carlos M. M.; Consoni, Luiz H. A.; Rodrigues, Cláudio G.; Nogueira, Romildo A.

Artigo Completo:

Métodos estatísticos baseados em dinâmica não linear são amplamente empregados na análise e descrição adequada de processos nas áreas de química, física e biologia. O aumento na capacidade de processamento computacional, juntamente com o desenvolvimento de linguagens de programação e algoritmos possibilitaram a disponibilização de programas de simulação e previsão em processos que há alguns anos seriam inexequíveis. O método da complexidade de Lempel Ziv (CLZ), permite calcular a complexidade de uma série temporal sem a necessidade de longos segmentos de dados. Uma série temporal corresponde a um conjunto de dados coletados em intervalos regulares de tempo. O valor da CLZ correlaciona-se com a estocasticidade ou determinismo de uma série temporal. Séries temporais com o CLZ próximo de 1 são consideradas aleatórias; CLZs próximos a zero representam séries determinísticas (ABOY et al., 2006). Este método foi empregado em vários estudos para análise e inferência da complexidade em: segmentos de DNA (NUNES, 2014), ritmicidade elétrica pancreática in silico (NEVES et al., 2014), déficits cognitivo em pacientes esquizofrênicos (IBAÑEZ-MOLINA et al., 2017). Séries temporais podem ser obtidas através da aquisição de registros de corrente iônica gerada devido ao fluxo de íons através de nanoporos protéicos (HILLE,2001). A alfa-hemolisina(aHL) é o principal nanoporo protéico empregado no biossensoriamento estocástico (REINER et al., 2012). O biossensoriamento estocástico é uma abordagem que se baseia na observação de eventos de ligação entre as moléculas individuais de analitos e um único receptor(AGUIAR et al., 2015). Este nanoporo tem sido empregado na detecção de fármacos (KANG et al., 2006), polímeros(RODRIGUES et al., 2008, 2011) e até no sequenciamento de DNA (DING et al., 2010; FENG et al., 2015). O mecanismo de detecção ocorre com a entrada ou translocação do analito através do lúmen aquoso do nanoporo da alfa-hemolisina. Cada molécula entrante ou translocante produz uma variação discretizada (bloqueio) na corrente iônica. O polietilenoglicol (PEG) foi usado como analito. O bloqueio é caracterizado por uma amplitude e um intervalo temporal, que representa o tempo de permanência (TP) do PEG no nanoporo. Outro parâmetro importante no biossensoriamento estocástico é o intervalo temporal que o PEG não está presente no lúmen do nanoporo, ou seja, é o tempo de ausência (TA) (FIGURA 1). Neste contexto empregamos o método da CLZ na análise das séries temporais TP ou TA visando inferir se o processo de particionamento do PEG no sistema solução/nanoporo é um processo estocástico ou determinístico.

Métodos estatísticos baseados em dinâmica não linear são amplamente empregados na análise e descrição adequada de processos nas áreas de química, física e biologia. O aumento na capacidade de processamento computacional, juntamente com o desenvolvimento de linguagens de programação e algoritmos possibilitaram a disponibilização de programas de simulação e previsão em processos que há alguns anos seriam inexequíveis. O método da complexidade de Lempel Ziv (CLZ), permite calcular a complexidade de uma série temporal sem a necessidade de longos segmentos de dados. Uma série temporal corresponde a um conjunto de dados coletados em intervalos regulares de tempo. O valor da CLZ correlaciona-se com a estocasticidade ou determinismo de uma série temporal. Séries temporais com o CLZ próximo de 1 são consideradas aleatórias; CLZs próximos a zero representam séries determinísticas (ABOY et al., 2006). Este método foi empregado em vários estudos para análise e inferência da complexidade em: segmentos de DNA (NUNES, 2014), ritmicidade elétrica pancreática in silico (NEVES et al., 2014), déficits cognitivo em pacientes esquizofrênicos (IBAÑEZ-MOLINA et al., 2017). Séries temporais podem ser obtidas através da aquisição de registros de corrente iônica gerada devido ao fluxo de íons através de nanoporos protéicos (HILLE,2001). A alfa-hemolisina(aHL) é o principal nanoporo protéico empregado no biossensoriamento estocástico (REINER et al., 2012). O biossensoriamento estocástico é uma abordagem que se baseia na observação de eventos de ligação entre as moléculas individuais de analitos e um único receptor(AGUIAR et al., 2015). Este nanoporo tem sido empregado na detecção de fármacos (KANG et al., 2006), polímeros(RODRIGUES et al., 2008, 2011) e até no sequenciamento de DNA (DING et al., 2010; FENG et al., 2015). O mecanismo de detecção ocorre com a entrada ou translocação do analito através do lúmen aquoso do nanoporo da alfa-hemolisina. Cada molécula entrante ou translocante produz uma variação discretizada (bloqueio) na corrente iônica. O polietilenoglicol (PEG) foi usado como analito. O bloqueio é caracterizado por uma amplitude e um intervalo temporal, que representa o tempo de permanência (TP) do PEG no nanoporo. Outro parâmetro importante no biossensoriamento estocástico é o intervalo temporal que o PEG não está presente no lúmen do nanoporo, ou seja, é o tempo de ausência (TA) (FIGURA 1). Neste contexto empregamos o método da CLZ na análise das séries temporais TP ou TA visando inferir se o processo de particionamento do PEG no sistema solução/nanoporo é um processo estocástico ou determinístico.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/biofisica2018-05

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Como citar:

Neves, Gesilda F.; Machado, Dijanah C.; Carneiro, Carlos M. M.; Consoni, Luiz H. A.; Rodrigues, Cláudio G.; Nogueira, Romildo A.; "COMPLEXIDADE DE LEMPEL-ZIV NA ANÁLISE DO PARTICIONAMENTO DO POLIETILENOGLICOL NO NANOPORO DE ALFA-HEMOLISINA", p-15-17. In: . São Paulo: Blucher, 2018.
ISSN 2526-6071, DOI 10.5151/biofisica2018-05