Revisao acidos nucleicos
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Reviso cidos NucleicosAntonio Figueira CENA
Nucleotdeos e cidos Nucleicos Papel de nucleotdeos no metabolismo celular: fonte de energia no metabolismo -> ATP molcula-sinal em respostas celulares - > cAMP componente estrutural de enzimas e co-fatores -> NAD, FAD, etc constituinte dos cidos nucleicos - RNA e DNA
Nucleotdeos e cidos Nucleicos DNA: Armazenamento da informaco gentica estabilidade
RNA: vrias funes RNA ribossomal (rRNA) - componentes estruturais de ribossomos RNA mensageiro (mRNA) - intermedirio RNA transferncia (tRNA) - molculas adaptadoras que traduzem informao do mRNA em amino cidos snRNA, microRNA, etc
Dogma Central
cidos NucleicosRNA e DNA Unidades: Pentose (5 C) Base nitrogenada pirimidinas purinas Fosfato - C - 5
Nucleotdeos Base nitrogenada + Pentose + Fosfato Nucleosdeo = Base nitrogenada + Pentose
Pentoses Ribose em RNA 2-deoxi-ribose em DNA F-furanose
NucleotdeosBase nitrogenadas Pirimidina: Timina, Uracil e Citosina Purina: Adenina e Guanina
cidos NucleicosNumerao: Pentose = Carbonos 1 a 5 Base nitrogenada pirimidinas = 1 a 6 purinas = 1 a 9 Ligao pentose pirimidina C 1 N-1 pentose purina C 1- N-9 Fosfato 5: mono-, di-, tri- = fsforo EFKE!ligao ster (baixa energia) FK!ligao fosfoanidro (alta energia)
NucleotdeosBaseAdenina Guanina Citosina Timina Uracil
NucleosdeoAdenosina Deoxiadenosina Guanosina Deoxiguanosina Citidina Deoxicitidina Timidina Uridina
NucleotdeoAdenilato Deoxiadenilato Guanilato Deoxiguanilato Citidilato Deoxicitidilato Timidilato Uridilato RNA DNA RNA DNA RNA DNA DNA RNA
Bases modificadas
Bases modificadas
Ligao Fosfodiester Polaridade 5 -> 3 pH 7 = fosfatos c/ carga negativa neutralizados por interaes inicas com ptn, ions, poliaminas
Estrutura do DNA2 cadeias independentes Dupla hlice, sentido direito Hlices anti-paralelas Complementariedade das bases Eixo externo hidroflico - deoxiribose + fosfato Bases hidrofbicas (planas) no interior Bases ligadas pontes de H + empilhadas (stacking) Major groove e Minor groove (ondulao)
Estrutura do DNA Bases hidrofbicas, relativamente insolveis em gua pH neutro > solublidade em pH + cido ou + bsico interaes hidrofbicas por empilhamento (base stacking) - duas bases planas sobrepostas stacking funo de fora van der Waals e interao dipolo-dipolo entre bases minimiza contato com gua
Estrutura do DNAEstabilidade da estrutura secundria:1. Pontes de H pareamento Watson e Crick funo de forma tautmero distncia correta entre C-1 -> A -T e G - C 2. Interaes hidrofbicas1. Empilhamento (base stacking) = interao de nuvens de eltrons T
2. Hidrofobicidade (cavitation energy) = quebra de pontes de H da gua fora bases internamente
Estrutura do DNAPareamento de bases crtico:1. Biolgico replicao, transcrio, controle expresso gnica 2. Anlise Hibridizao, PCR, microarranjo, seqenciamento
Propriedades de Nucleotdeos molculas altamente conjugadas afetando estrutura, distribuio de eltrons e absoro de luz UV molculas planas (pirimidina) ou quase (purina) absorbncia mxima - cerca 260 nm
Espectro de absorbncia de nucleotdeos
Qumica de cidos NucleicosEstabilidade do DNA - depsito gentico! Propriedades Desnaturao = separao da dupla fita quebra das pontes de H causado por calor ou pH (e protenas in vivo)
Renaturao ou anelamento decrscimo da temperatura ou pH
Alterao na Absorbncia (UV) Abs 260 nm hipocromicidade: renaturao hipercromicidade: desnaturao
Desnaturao Calor melting pH extremos DNA em pH 12 cido - hidrolisa DNA e RNA Base hidrolisa RNA
Desnaturao e renaturao do DNA
Processo de desnaturao altera AbsorbnciaPerda de stacking aumenta Abs 260 nm DNA fita simples hidroxiapatita e S1 nuclease Alterao Hipercrmica aprox. 30% maior
Cintica de Renaturao1. Soluo de DNA aquecida lentamente 2. Medir Abs260nm 3. Grfico Abs x Temperatura 4. DNA desnatura em faixa estreita de ToC de forma cooperativa = TmDNA RNA Tm = temp. 50% DNA desnaturado Tm = funo de [sais] Conceito usado em sondas e primers (estringncia)
Cintica de RenaturaoRenaturao no apenas reverso de desnaturao! ocorre naturalmente 5 10oC abaixo Tm - Renaturao = funo de [DNA] freqncia de bases complementares se encontrarem - Depende de complexidade do genomaGenoma no retorna a Abs260nm original Genoma fragmentado renatura completamente
-
Renaturao = funo tamanho e complexidade do genoma Afetado concentrao de sais e temperatura
Taxa de Renaturao - Funo do tamanho do genoma - Genoma menor renatura mais rapidamente
Curvas CoT C/Co = 1/(1 + kCoT)C = [ssDNA] Co = [DNA] K = constante da taxa de reassociao T = tempo
Cintica de Renaturao Temperatura de desnaturao = Tm Funo: composio G+C
Permite estimar tamanho de genoma (CoT)1/2 Complexidade do Genoma
soma dos comprimentos das seqncias nicas mais as unidades de comprimento de cada famlia de seqncias repetitivas Seqncias nicas componente cintico nico > componente cinticos genoma complexo
Curva Cot Cebola
Fold-back
Highly Repetitive
Medium Repetitive
Single/Low copy
Cintica de RenaturaoComplexidade de Seqncia: grupo mnimo (em pb) que define o genoma; Valor Cot: definido como o produto da concentrao de nucleotdeos em moles por Litro (Co) e seu tempo de renaturao (t); Componente Cintico: grupo de seqncias genmicas que exibem propriedades de renaturao similares, e consequentemente aparecem como regio sigmoidal distinta na curva Cot.
Artigos publicados sobre cintica de reassociao
Nmero de clones necessrios para 99% certeza que todas as seqncias esto presentes Z = tamanho mdio inserto (pb) G = tamanho 1 C do genoma (pb)
Nmero de clones necessrios para 99% certeza que todas as seqncias esto presentes considerando as fraes de componentes cinticos (a, b, c e f)
RNA 1961 - Jacob & Monod -> RNA intermedirio RNAs ocorrem no ncleo e citoplasma
mRNA monocistrnico - eucariotos policistrnico - procariotos
rRNA tRNA
rRNA em Ribossomo
tRNA
Hidrlise espontnea de RNA em condies alcalinas
Estrutura de RNA mRNA -> fita simples tendem a assumir conformao helicoidal direita dominada pelo emplihamento das bases (pur-pur) auto-complementariedade - estrutura mais complexas pareamento: A-U, G-C e G-U! estrutura 3ria funo de seqncia (~ a ptn) interaes com grupo OH de C-2 formas A e Z, mas no ocorre forma B!
rRNA tRNA
Qumica de cidos NucleicosTransformaes no -enzimticas desaminao - perda de grupo amina alteraes espontneas, baixssima taxa perda de amina por C -> U reconhecido em DNA taxa 10-7 24 h-1 DNA - possui T ao invs de U!
Qumica de cidos NucleicosTransformaes no -enzimticas hidrlise da ligao N-F-glicosidil entre base e pentose ou Depurinao ocorre mais para purinas acelerado em meio cido
Qumica de cidos NucleicosTransformaes no enzimticas radiao UV condensao de 2 etilenos em ciclobutano DNA - 2 pirimidinas (T) adjacentes -> dmeros
agentes ambientais deaminanntes alquilantes