TransDNA

Implementação da transcrição de DNA e identificação de aminoácidos usando paradigmas paralelos

MPI

Processo Mestre

- Lê o arquivo de entrada com o dna
- Encontra ponto inicial da transcrição (início do cístron)
- Separa a string entre os processos (ela inclusive)
- Realiza a transcrição e identifica os aminoacidos de sua parte
- Recebe as partes dos demais processos
- Escreve no arquivo de saida


Processos Trabalhadores
 
- Recebe parte do cístron do processo mestre
- Realiza a transcrição e identifica os aminoacidos de sua parte
- Envia codons RNA e aminoácidos para o processo mestre

openMP

Processo

- Lê o arquivo de entrada com o dna
- Encontra o ponto inicial da transcrição (início do cístron)
- Inicia o ambiente openMP
- Escreve no arquivo de saída


Threads

- Realizam a transcrição e identificação dos aminoacidos de sua parte

Funções auxiliares implementadas

/*
* Funcao que quebra uma string em substrings
* @param str - String que sofrerá operação de quebra
* @param substringSize - Tamanho desejado para cada partição (OBS: Precisa ser um numero multiplo do tamanho de str) 
* @return Vetor com as substrings
* Exemplo: split("AACCGCTCA", 3) -> ["AAC", "CGC", "UCA"]
*/
char** split(char* str, int subStringSize);

/*
* BIOLOGIA: TRANSCRIÇÂO [DNA -> RNA]
* Traduz uma sequencia em DNA para RNA.
* @param chain - String que sofrerá transcrição
* @param size - Tamanho da string passada strlen(chain)
* @return String
* Exemplo: transcription("AACCGCTCA", 9)  -> "UUGGCGAGU" 
*/
char* transcription(char *chain, int size);

/*
* BIOLOGIA: AMINOACIDOS [AAC -> Asp]
* Funcao que recebe uma string de tamanho 3 e retorna o nome do aminoácido correspondente
* @param in - String que sofrerá identificação do aminoácido
* @param size - Tamanho da string (o padrão é tamanho 3)
* Exemplo: aminoacids("AAC", 3) -> "Asp"
*/
char* aminoacids(char *in, int size);

Exemplos de arquivos

Entrada

É preciso passar uma das hélices do DNA contendo o início de um cístron

OBS: A leitura procurará pelo início de um cístron, identificado após os codons ATT, ACT ou ATC

OBS: A cadeia pode ter qualquer tamanho, porém o cístron precisa ser múltiplo de 3

OBS: Toda a cadeia antes do cístron é ignorada visto que poderá gerar uma proteína inválida

Exemplos reais de DNA http://www.cbs.dtu.dk/services/NetGene2/fasta.php

GTAGTAGTAATTAAAAACGGCGTAGCA

Nesse exemplo, a substring do índice 0 ao 8 é descartada; a substring do índice 9 ao 11 também é descartada pois indica o fim do cístron. Desse modo apenas a substring a partir do índice 12 é considerada para a aplicação

GTAGTAGTA ATT AAAAACGGCGTAGCA

Saida

O arquivo de saída é organizado em três colunas que facilitam a apuração e identificação de erros

    .:RESULTADOS:.
  DNA       RNA     AMINO
  AAA       UUU      Phe
  AAC       UUG      Leu
  GCG       CCG      Pro
  GTA       CAU      His
  GCA       CGU      Arg

Compilar e executar

Ir até a raíz do projeto via terminal

Paralelo MPI

    - Compilar `mpicc main-mpi.c transcription.c io.c -o dna-mpi`
    - Executar(2 processos) `mpirun -np 2 dna-mpi`

Paralelo OpenMP

    - Compilar `gcc -fopenmp main-omp.c transcription.c io.c -o dna-omp`
    - Definir Quantidade de Threads Padrão `export OMP_NUM_THREADS=4`
    - Executar `./dna-omp`
    
Sequencial

    - Compilar `gcc main-seq.c transcription.c io.c -o dna-seq`
    - Executar `./dna-seq`