Os RNAs curtos, por definição, são moléculas de RNA que possuem comprimentos que variam de 20 a 200 nucleotídeos. Esses RNAs possuem funções relacionadas a uma ampla variedade de processos biológicos, incluindo a regulação da expressão gênica, desenvolvimento embrionário e diferenciação celular. Entre as classes de RNAs curtos estão os PIWI-interacting RNAs (piRNAs). Os piRNAs, RNAs de cerca de 24-32 nucleotídeos de comprimento, desempenham um papel fundamental na regulação da expressão gênica. Trabalhos recentes mostram que os piRNAs também apresentam funções relacionadas à carcinogênese (proliferação celular e invasão). Apesar desse conhecimento, existem poucos estudos sistemáticos sobre os piRNAs, mesmo em espécies com genomas e transcriptomas muito bem estudadas como Homo sapiens. Aqui, nesta tese, nós realizamos um estudo de amplo espectro dos piRNAs: iniciamos com a catalogação dos piRNAs e organização de um banco de dados, exploramos características marcantes desses RNAs curtos e, por fim, realizamos um estudo sistemático da expressão dos piRNAs em tecidos normais e tumorais. Para a etapa inicial, analisamos 16 conjuntos de dados de small RNASeq e RIPseq e obtivemos 200.123 sequências de piRNAs. Identificamos 1.162.670 eventos de pares alvo-piRNA segundo as mais recentes metodologias conhecidas, sendo que a maioria destes genes são do biotipo codificador de proteína. Ao final desenvolvemos um banco de dados, piRNAdb, para armazenar todas as informações processadas. Atualmente o piRNAdb está no topo da lista de ferramentas de buscas e é visitado cerca de 1000 vezes por mês. Sobre a expressão dos piRNAs, obtivemos dados de expressão (small RNA sequencing) de 2.046 amostras de tumores de mama, cólon, próstata e pâncreas. Encontramos que existem diversos piRNAs diferencialmente expressos neste tumores. Além disso, descobrimos que diversos alvos destes piRNAs, como o gene DPF2, estão descritos como tendo algum papel oncogênico ou com expressão alterada em cânceres. Portanto, neste trabalho nós estudamos um conjunto de RNAs curtos, os piRNAs, que são pouco estudados, mas de extrema importância para a regulação de diversos processos celulares. Acreditamos que estamos dando contribuições significativas para a área de piRNAs, com um banco de dados completo e também com essa análises detalhadas da expressão dos piRNAs.

Short RNAs are RNA molecules that range in length from 20 to 200 nucleotides. These RNAs have functions related to a wide variety of biological processes, including gene expression regulation, embryonic development and cell differentiation. Among the classes of short RNAs are the PIWI-interacting RNAs (piRNAs). PiRNAs, approximately 24-32 nucleotides in length, play a fundamental role in gene expression regulation. Recent studies have shown that piRNAs also have functions related to carcinogenesis. Despite this knowledge, there are few systematic studies on piRNAs, even in species with well-studied genomes and transcriptomes such as Homo sapiens. In this thesis, we conducted a comprehensive study of piRNAs. We began by cataloging piRNAs and organizing a database, explored distinctive characteristics of these short RNAs, and finally performed a systematic study of piRNA expression in normal and tumor tissues. For the initial step, we analyzed 16 sets of small RNASeq and RIPseq data and obtained 200,123 piRNA sequences. We identified 1,162,670 target-piRNA pairing events using the latest known methodologies. Finally, we developed a database, piRNAdb, to store all the processed information. Currently, piRNAdb is at the top of the search tools list and receives approximately 1000 visits per month. Regarding piRNA expression, we obtained expression data (small RNA sequencing) from 2,046 samples of breast, colon, prostate, and pancreatic tumors. We found that there are several differentially expressed piRNAs in these tumors. Furthermore, we discovered that several targets of these piRNAs, such as the DPF2 gene, are known to have an oncogenic role or altered expression in cancers. Therefore, in this work, we studied a group of short RNAs, piRNAs, which are poorly understood but extremely important for regulating various cellular processes. We believe that we are making significant contributions to the field of piRNAs with a comprehensive database and detailed analyses of piRNA expression.