Computación con ADN. Fundamentos de bioquímica. Fundamentos de bioquímica El experimento de Adleman. Estructura del ADN X*****O)$,*35%&2J,3)+)

Transcripción

1 Estructura del AD omputación con AD Fundamentos de bioquímica José M Sempere Departamento de Sistemas Informáticos y omputación Universidad Politécnica de Valencia AD : polímero formado por ácidos nucleicos llamados (desoxirribo)nucleótidos &'92*B2$B)%2 P X******;Y()& AdesoxirribosaD EZ 2 >Z :Z 6Z!Z X*****)$,*35%&2J,3)+) 3 grupo hidroxil Bases nitrogenadas de los nucleótidos Fundamentos de bioquímica Purinas!" #$%&'(%'&)*+,-*/1*-2$*3'(-,4%5+2$ 6" #-*7*8*-)$*9&2%,53)$ :" /,-*/*)*-)$*9&2%,53)$ 9&2%,53)$1*,3;5<)$=* 1*,3;5<)$=*%&)3$(&59(543* %&)3$(&59(543*8*%&)+'((543 >"?,+5+)$*$2@&,*,-*/*A-2$*9,&5B&5(2$*+,*-,(%'&)D E" F9,&)(523,$*$2@&,*,-*/ Bibliografía del tema DA omputing"*"*i'3=*"*72;,3@,&j=*"*k)-2<))"*k9&53j,&"*!llm omputational Molecular Biology An Introduction"*"*-2%,=*7"*)(P2B,3" Q2R3*S5-,8*T*K23$=*U%+"*6VVV" Molecular Biology of the ell"*"*-@,&%$*et al"*)&-)3+=*w"*!ll>" uanina () [ [ Timina (T) [ : [ [ 6 A F [ T [ [ Pirimidinas F Adenina (A) [ [ itosina () [ [ F [ 6 [ [ [ 6 F

2 Enlaces en los nucleótidos A\D Enlace fosfodiéster (covalentes): formación de hebras 5-3 El grupo fosfato 5 de un nucleótido se enlaza con el grupo hidroxil 3 del otro nucleótido Forman un enlace fuerte Direccionalidad 3-5 EZ] :Z] Estructura del AR AR : polímero formado por ácidos nucleicos llamados (ribo)nucleótidos Diferencias entre el AD y el AR Se sustituye el azúcar desoxirribosa por el ribosa Se sustituye la timina () por el uracilo (`) Se forma una única hebra que puede formar enlaces entre sus bases Algunos tipos de AR mra (mensajero) tra (de transferencia) rra (ribosómico) snra (pequeño nuclear) gra (de guía) Enlaces en los nucleótidos A\\D hebra 1 hebra 2 Estructura de las proteinas A\D Enlaces no covalentes débiles Enlaces de hidrógeno: formación de hebras dobles enlazando las bases Estructura doble helicoidal Regla de Watson-rick (hebras complementarias) *^ *] """ """ dirección 5-3 dirección 3-5 proteinas : polímero formado por aminoácidos grupo amino 7 carbono α cadena residual (diferencia cada uno de los 2 posibles aminoácidos) grupo carboxil

3 Estructura de las proteinas A\\D Enlaces peptídicos entre los aminoácidos Medidas sobre el AD A-2$*9,&5B&5(2$*+,*-,(%'&)D*A\D en hebras simples es el número de nucleótidos (mer) longitud del AD = en hebras dobles es el número de pares de bases (bp) 7 7 Técnica de medida de la longitud : electroforesis con gel ] movimiento del / X Tipos de proteinas globulares (enzimas)* fibrilares (colágeno, elastina) de membrana * facilitan o aceleran ciertas reacciones químicas Del AD a las proteinas Medidas sobre el AD A-2$*9,&5B&5(2$*+,*-,(%'&)D*A\\D $,(',3(5)*9&2<2%2&) ARA polimerasad *""" transcripción / 7*+, %&)3$(&59(543 *** Localización de moléculas específicas de AD α a**""""* α a**""""* 3Y(-,2 splicing `*** (-'-) traducción <7 9&2%,53) α β α β α β α + α α α = α ] α α α ] α] α β β β

4 peraciones con AD Separación y fusión de hebras de AD desnaturalización 1 Separación de dos hebras de AD (por calentamiento) Acortamiento de hebras de AD peraciones con AD Enzimas agentes 1 AD nucleasas (exonucleasas) renaturalización 1 Fusión de dos hebras de AD (por enfriamiento) hibridación 1 Fusión de dos hebras de distinto origen AD-AD (radiado) AD-AR AD-AD (de distintos organismos) A T Exonucleasa III A Exonucleasa III A A T Bal31 Bal31 peraciones con AD peraciones con AD Alargamiento de hebras de AD Enzimas agentes 1 AD polimerasas tros componentes : nucleótidos y una hebra complementaria 5-3 A T 3-5 A T Enzimas agentes 1 AD transferasas terminales tros componentes : nucleótidos A T AAAAA AAAAT Fragmentación de AD Enzimas agentes 1 AD nucleasas (endonucleasas) A T A T no específicas S! restrictivas AAATT TTTAA Eco7\ A AATT TTTAA

5 Enlaces de AD Enzimas agentes 1 AD ligasas peraciones con AD peraciones con AD1* 1*U,8,3+2*-)*$,(',3(5)*+,*3'(-,4%5+2$ Técnica de secuenciación (método de Sanger) Polimerasa + nucleótidos análogos A TTTAA AATT ************** cadena objetivo α F[ A AATT TTTAA F[ AAATT TTTAA enlace de hidrógeno AD ligasas β β ************** tubos con nucleótidos análogos ************************* peraciones con AD Modificación de los nucleótidos del AD Enzimas agentes 1 AD metilasas Multiplicación del AD (Reacción en adena de la Polimerasa, RP) El Problema del amino amiltoniano vin = vout = 6 * * * * * * K2-'(543 1*V]!]6]:]>]E]b 1 desnaturalización 2 priming 3 extensión

6 Algoritmo no determinista para el Problema del amino amiltoniano Posibles hebras de AD formadas en un tubo \39'% 1*, vin 8 vout Paso 1: enerar aleatoriamente caminos en Paso 2: Eliminar los caminos que no comienzan por vin o no terminan por vout s 1 s 3 s 4 s 1 s 2 s 3 e 13 e 34 e 41 e 12 e 23 e 32 Paso 3: Eliminar los caminos que no tienen exactamente n vértices Paso 4: Para cada vértice v, rechazar los caminos que no incluyan a v F'%9'% : SI (si queda algún camino) (en caso contrario) s s 3 s 2 s 1 e 3 e 32 e 21 s s 6 e 6 odificación mediante AD de los datos de entrada )+)*c&%5(,*$,*(2+5b5()*(23*'3)*r,@&)*+,*6v*3'(-,4%5+2$*as i D s 2 = s 3 = )+)*)&5$%)*$,*(2+5B5()*)*9)&%5&*+,*-2$*!V*Y-%5<2$*3'(-,4%5+2$*+,-*c&%5(,*+,*2&5J,3 8*-2$*!V*9&5<,&2$*3'(-,4%5+2$*+,-*c&%5(,*+,*+,$%532"*2$%,&52&<,3%,*$,*-,*)9-5()*'3 R2<2<2&B5$<2*(2<9-,<,3%)&52**hAAD=T, hatd=a, had= 8**hAD= e 23 = Formalización del experimento de Adleman `3**tubo,$*'3*<'-%5(23d'3%2 +,*()+,3)$*$2@&,*,-*)-B)@,%2*e*===*f F9,&)(523,$*$2@&,*%'@2$ mergea! = 6 D g2&<)*-)*'3543*+,*-2$*%'@2$*! 8* 6 amplifyad &2+'(,*+2$*(295)$*+,-*%'@2* detectad /,%,(%)*$5*,3*,-*%'@2**R)8*)-*<,32$*'3)*R,@&)*+,*/*AbooleanoD separatea=wd &2+'(,*+2$*%'@2$*XA=wD 8*^A=wD (23*-)$*R,@&)$*+,*/ h',*(23%5,3,3*i*(2<2*$'@()+,3)*8*(23*-)$*h',*32*-)*(23%5,3,3 U,3J%R]$,9)&)%,A=3D &2+'(,*'3*%'@2*A= 3D (23*%2+)$*-)$*R,@&)$*+,*/ (23*-23J5%'+*<,32&*2*5J')-*h',*3 2$5%523]$,9)&)%,A=wD &2+'(,*'3*%'@2*A=wD 4 #A=wD (23*%2+)$*-)$*R,@&)$ +,*/*h',*,<95,;)3*2*%,&<53)3*92&*w

7 El algoritmo de resolución con operaciones sobre AD A!D inputad A6D * A=$ V D A:D * #A=$ b D A>D * A=*!>VD AED 9)&)*ia!*R)$%)*E*R)(,& * XA=$ i D AbD detectad