Identification of altered regulatory interactions in disease

Abstract

Gene regulation is a complex biological process that requires the coordinated interaction of different molecules. The integrity of the underlying mechanisms ensures the correct expression of genes that maintain cell differentiation and stability in a healthy cell. Alterations in the regulatory elements involved can disrupt the process and unbalance gene products causing diseases such as cancer, cardiovascular problems or autoimmune disorders. Although high-throughput sequencing technologies have allowed a better understanding of the gene regulatory mechanisms, there is still much uncertainty about its role in diseases. In this thesis, I present the contributions I have made to the analysis of genomic information for the identification of altered regulatory elements in disease. I start describing a solution for the fast and easy extraction of biological data including regulatory information. Then, I propose two different approaches for the analysis and prioritization of regulatory elements involved in diseases and, finally, I discuss the most relevant implications of this work and how it has evolved since their publication.

La regulació gènica és un procés biològic complex que requereix de la interacció coordinada de diferents molècules. La integritat dels mecanismes subjacents assegura la correcta expressió dels gens que mantenen la diferenciació cel·lular i l’estabilitat a una cèl·lula sana. Les alteracions als elements reguladors que hi intervenen poden pertorbar el procés i desequilibrar els productes gènics causant malalties com càncer, problemes cardiovasculars o trastorns autoimmunes. Encara que les tecnologies d’alt rendiment han permès un millor coneixement dels mecanismes de regulació gènica, encara hi ha incertesa sobre el seu paper a les malalties. En aquesta tesi, presento les contribucions que he fet a l’anàlisi de la informació genòmica per la identificació d’elements reguladors alterats en malalties. Començo descrivint una solució per a l’extracció ràpida y fàcil de dades biològiques incloent informació reguladora. A continuació, proposo dos mètodes diferents per l’anàlisi i la priorització d’elements reguladors implicats en malalties i, finalment, exposo les implicacions més rellevants d’aquest treball i l’evolució que han tingut des de la seva publicació.