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A técnica da Eletroforese para a
  análise de DNA e proteínas
     Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
Histórico
•   1952, Markham and Smith
     –   Ao estudarem hidrólise de RNA percebem que
         moléculas de diferentes estruturas têm sua
         mobilidade diferenciada quando aplicadas num
         papel e submetidas a um campo elétrico
                                                                            Vou ali correr
•   1955, Smithies                                                          um gelzinho e
     –   Géis de amido funcionam bem para separar
         proteínas do soro humano                                             já volto

•   1967, Loening
                                                           Tenho que ir senão
     –   Géis de acrilamida com maior resolução e          vou perder meu gel
         permitem separar ainda moléculas grandes de DNA

•   1980, Schwartz and Cantor
     –   Eletroforese em campo pulsado separa fragmentos
         enormes
•   É hoje impossível imaginar um laboratório de
    biomol sem eletroforese acontecendo a todo
    instante...
Eletroforese
•   Movimento de partículas dispersas
    num fluído sob influência de um
    campo elétrico uniforme

•   DNA, carga negativa
     – Tem tendência a se dirigir ao polo
       positivo quando sujeito a um campo
       elétrico

•   Serve para separar moléculas por
    tamanho/carga elétrica
     – Proteína deve ser desnaturada com
       detergente (SDS)

•   Técnica utilizada à exaustão em
    trabalhos de biologia molecular
Eletroforese, etapas
1.Preparação do gel

2.Aplicação das amostras

3.Eletroforese

4.Coloração

5. Análise dos resultados
Preparação do gel
   Horizontal X Vertical
   Agarose X Poliacrilamida
Aplicação das amostras




Definição do mapa das
amostras por canaleta
Corrida do gel
• Aplicação do campo elétrico

• Fonte elétrica gera fluxo de
  íons através da solução
  tampão

• Terminais positivo e
  negativo

• Tempo adequado, senão o
  DNA sai do gel
Coloração das moléculas
• Brometo de etídio
  – Agente intercalante do DNA
     • Cancerígeno!
  – Composto fluorescente à luz UV
  – Gel de agarose
• Prata
  – Gel SDS-PAGE
     • PoliAcrilamide Gel Electrophoresis
  – Melhor resolução
• Coomassie blue, etc
Eletroforese em campo pulsado




                        Grandes
                        fragmentos
                        de DNA
PCR
a reação em cadeia da polimerase
    Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

         http://dotsub.com/view/538a719f-927b-4192-8e95-18a92a9e95a5
Reação em cadeia
Amplificação do DNA
Síntese de DNA in vitro
• Polimerase Chain Reaction
   – Reação em cadeia da Polimerase


• Amplificação in vitro de
  moléculas de DNA
   – In vivo X In vitro X In silico


• Procedimento análogo à replicação do DNA
   – Amostra de DNA; 2 primers; DNA polimerase; Tampão; dNTP
Etapas da PCR
• Ciclos da PCR
    – Separação das fitas → 96°C
    – Anelamento dos primers → 60°C
    – Síntese do DNA → 37°C


• Problema inicial da técnica
    – Durante a etapa de quebra das
      pontes de H e separação das fitas
      (DNA melting) a 96°C, a enzima
      polimerase era desnaturada e
      precisava ser acrescentada ciclo a
      ciclo...
    – Não permitia automação
História da PCR
•   Químico, 1966
     –   Doutor em bioquímica, 1972
     –   2 anos de pós-doutorado numa industria farmacêutica
•   Deixou a academia para escrever ficção científica, foi dono de                 Kary Mullis, 1944
    padaria por dois anos; voltou à indústria
•   1983 → Teve a idéia de utilizar um par de primers para amplificação enquanto
    voltava para a casa à noite ao lado da namorada
•   Avisou na empresa e deixou-se que ele ficasse trabalhando na PCR, demorou um
    ano para padronizar a técnica
•   Perdeu a namorada logo depois, mas ganhou o Nobel de química (1993)
•   1986 → utilização da enzima polimerase de Thermus aquaticus
     –   Permitiu finalmente a automação da técnica

•   Controvérsias: Surfista, já foi divorciado 3 vezes, é um dos que
    acredita que o HIV não causa a AIDS, e diz ter tomado bastante LSD
    na década de 60/70 e que isso o ajudou a descobrir a afamada técnica!


                                                               Taq polimerase
PCR

Sistema de reação:
        DNA molde (100 ng)
        Iniciadores (5 µM)
        dNTPs
        Tampão com MgCL2
        Taq polimerase



  Protocolo de amplificação:
           Desnaturação: 95º C
           Anelamento: 45-60º C
           Extensão: 72º C
Filmes como técnica didática

• http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/pcr/
• http://www.maxanim.com/genetics/PCR/PCR.htm
• http://www.youtube.com/watch?v=_YgXcJ4n-kQ
Interlúdio explicativo
Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
Bioquímica + Biomol

 •    Enzimas são proteínas,
      portanto:

 1.   São formadas por sequências de
      aminoácidos

 2.   Derivam de informações
      dispostas por genes no DNA,
      que deve ser transcrito e,
      posteriormente, traduzido

 3.   Podemos saber a sequência
      delas, tanto de aminoácidos
      quanto de nucleotídeos
>gi|188497753|ref|NM_000188.2| Homo sapiens hexokinase 1 (HK1), nuclear
gene encoding mitochondrial protein, transcript variant 1, mRNA
GAGGAGGAGCCGCCGAGCAGCCGCCGGAGGACCACGGCTCGCCAGGGCTGCGGAGGACCGACCGTCCCCA
CGCCTGCCGCCCCGCGACCCCGACCGCCAGCATGATCGCCGCGCAGCTCCTGGCCTATTACTTCACGGAG
CTGAAGGATGACCAGGTCAAAAAGATTGACAAGTATCTCTATGCCATGCGGCTCTCCGATGAAACTCTCA
TAGATATCATGACTCGCTTCAGGAAGGAGATGAAGAATGGCCTCTCCCGGGATTTTAATCCAACAGCCAC
AGTCAAGATGTTGCCAACATTCGTAAGGTCCATTCCTGATGGCTCTGAAAAGGGAGATTTCATTGCCCTG
GATCTTGGTGGGTCTTCCTTTCGAATTCTGCGGGTGCAAGTGAATCATGAGAAAAACCAGAATGTTCACA    >gi|188497754|ref|NP_000179.2| hexokinase 1 isoform HKI [Homo sapiens]
TGGAGTCCGAGGTTTATGACACCCCAGAGAACATCGTGCACGGCAGTGGAAGCCAGCTTTTTGATCATGT    MIAAQLLAYYFTELKDDQVKKIDKYLYAMRLSDETLIDIMTRFRKEMKNGLSRDFNPTATVKMLPTFVRS
TGCTGAGTGCCTGGGAGATTTCATGGAGAAAAGGAAGATCAAGGACAAGAAGTTACCTGTGGGATTCACG    IPDGSEKGDFIALDLGGSSFRILRVQVNHEKNQNVHMESEVYDTPENIVHGSGSQLFDHVAECLGDFMEK
TTTTCTTTTCCTTGCCAACAATCCAAAATAGATGAGGCCATCCTGATCACCTGGACAAAGCGATTTAAAG    RKIKDKKLPVGFTFSFPCQQSKIDEAILITWTKRFKASGVEGADVVKLLNKAIKKRGDYDANIVAVVNDT
CGAGCGGAGTGGAAGGAGCAGATGTGGTCAAACTGCTTAACAAAGCCATCAAAAAGCGAGGGGACTATGA    VGTMMTCGYDDQHCEVGLIIGTGTNACYMEELRHIDLVEGDEGRMCINTEWGAFGDDGSLEDIRTEFDRE
TGCCAACATCGTAGCTGTGGTGAATGACACAGTGGGCACCATGATGACCTGTGGCTATGACGACCAGCAC    IDRGSLNPGKQLFEKMVSGMYLGELVRLILVKMAKEGLLFEGRITPELLTRGKFNTSDVSAIEKNKEGLH
TGTGAAGTCGGCCTGATCATCGGCACTGGCACCAATGCTTGCTACATGGAGGAACTGAGGCACATTGATC    NAKEILTRLGVEPSDDDCVSVQHVCTIVSFRSANLVAATLGAILNRLRDNKGTPRLRTTVGVDGSLYKTH
TGGTGGAAGGAGACGAGGGGAGGATGTGTATCAATACAGAATGGGGAGCCTTTGGAGACGATGGATCATT    PQYSRRFHKTLRRLVPDSDVRFLLSESGSGKGAAMVTAVAYRLAEQHRQIEETLAHFHLTKDMLLEVKKR
AGAAGACATCCGGACAGAGTTTGACAGGGAGATAGACCGGGGATCCCTCAACCCTGGAAAACAGCTGTTT    MRAEMELGLRKQTHNNAVVKMLPSFVRRTPDGTENGDFLALDLGGTNFRVLLVKIRSGKKRTVEMHNKIY
GAGAAGATGGTCAGTGGCATGTACTTGGGAGAGCTGGTTCGACTGATCCTAGTCAAGATGGCCAAGGAGG    AIPIEIMQGTGEELFDHIVSCISDFLDYMGIKGPRMPLGFTFSFPCQQTSLDAGILITWTKGFKATDCVG
GCCTCTTATTTGAAGGGCGGATCACCCCGGAGCTGCTCACCCGAGGGAAGTTTAACACCAGTGATGTGTC    HDVVTLLRDAIKRREEFDLDVVAVVNDTVGTMMTCAYEEPTCEVGLIVGTGSNACYMEEMKNVEMVEGDQ
AGCCATCGAAAAGAATAAGGAAGGCCTCCACAATGCCAAAGAAATCCTGACCCGCCTGGGAGTGGAGCCG    GQMCINMEWGAFGDNGCLDDIRTHYDRLVDEYSLNAGKQRYEKMISGMYLGEIVRNILIDFTKKGFLFRG
TCCGATGATGACTGTGTCTCAGTCCAGCACGTTTGCACCATTGTCTCATTTCGCTCAGCCAACTTGGTGG    QISETLKTRGIFETKFLSQIESDRLALLQVRAILQQLGLNSTCDDSILVKTVCGVVSRRAAQLCGAGMAA
CTGCCACACTGGGCGCCATCTTGAACCGCCTGCGTGATAACAAGGGCACACCCAGGCTGCGGACCACGGT    VVDKIRENRGLDRLNVTVGVDGTLYKLHPHFSRIMHQTVKELSPKCNVSFLLSEDGSGKGAALITAVGVR
TGGTGTCGACGGATCTCTTTACAAGACGCACCCACAGTATTCCCGGCGTTTCCACAAGACTCTAAGGCGC    LRTEASS
TTGGTGCCAGACTCCGATGTGCGCTTCCTCCTCTCGGAGAGTGGCAGCGGCAAGGGGGCTGCCATGGTGA
CGGCGGTGGCCTACCGCTTGGCCGAGCAGCACCGGCAGATAGAGGAGACCCTGGCTCATTTCCACCTCAC
CAAGGACATGCTGCTGGAGGTGAAGAAGAGGATGCGGGCCGAGATGGAGCTGGGGCTGAGGAAGCAGACG
CACAACAATGCCGTGGTTAAGATGCTGCCCTCCTTCGTCCGGAGAACTCCCGACGGGACCGAGAATGGTG
ACTTCTTGGCCCTGGATCTTGGAGGAACCAATTTCCGTGTGCTGCTGGTGAAAATCCGTAGTGGGAAAAA
                                                                                                         917
GAGAACGGTGGAAATGCACAACAAGATCTACGCCATTCCTATTGAAATCATGCAGGGCACTGGGGAAGAG
CTGTTTGATCACATTGTCTCCTGCATCTCTGACTTCTTGGACTACATGGGGATCAAAGGCCCCAGGATGC                               aminoácidos
CTCTGGGCTTCACGTTCTCATTTCCCTGCCAGCAGACGAGTCTGGACGCGGGAATCTTGATCACGTGGAC
AAAGGGTTTTAAGGCAACAGACTGCGTGGGCCACGATGTAGTCACCTTACTAAGGGATGCGATAAAAAGG
AGAGAGGAATTTGACCTGGACGTGGTGGCTGTGGTCAACGACACAGTGGGCACCATGATGACCTGTGCTT
ATGAGGAGCCCACCTGTGAGGTTGGACTCATTGTTGGGACCGGCAGCAATGCCTGCTACATGGAGGAGAT
GAAGAACGTGGAGATGGTGGAGGGGGACCAGGGGCAGATGTGCATCAACATGGAGTGGGGGGCCTTTGGG
GACAACGGGTGTCTGGATGATATCAGGACACACTACGACAGACTGGTGGACGAATATTCCCTAAATGCTG
GGAAACAAAGGTATGAGAAGATGATCAGTGGTATGTACCTGGGTGAAATCGTCCGCAACATCTTAATCGA
CTTCACCAAGAAGGGATTCCTCTTCCGAGGGCAGATCTCTGAGACGCTGAAGACCCGGGGCATCTTTGAG
ACCAAGTTTCTCTCTCAGATCGAGAGTGACCGATTAGCACTGCTCCAGGTCCGGGCTATCCTCCAGCAGC
TAGGTCTGAATAGCACCTGCGATGACAGTATCCTCGTCAAGACAGTGTGCGGGGTGGTGTCCAGGAGGGC                                      917 x 3 = 2751
CGCACAGCTGTGTGGCGCAGGCATGGCTGCGGTTGTGGATAAGATCCGCGAGAACAGAGGACTGGACCGT
CTGAATGTGACTGTGGGAGTGGACGGGACACTCTACAAGCTTCATCCACACTTCTCCAGAATCATGCACC
AGACGGTGAAGGAACTGTCACCAAAATGTAACGTGTCCTTCCTCCTGTCTGAGGATGGCAGCGGCAAGGG
GGCCGCCCTCATCACGGCCGTGGGCGTGCGGTTACGCACAGAGGCAAGCAGCTAAGAGTCCGGGATCCCC
                                                                                                          3617-2751 = 866
AGCCTACTGCCTCTCCAGCACTTCTCTCTTCAAGCGGCGACCCCCTACCCTCCCAGCGAGTTGCGCTGGG
AGACGCTGGCGCCAGGGCCTGCCGGCGCGGGGAGGAAAGCAAAATCCAACTAATGGTATATATTGTAGGG
TACAGAATAGAGCGTGTGCTGTTGATAATATCTCTCACCCGGATCCCTCCTCACTTGCCCTGCCACTTTG
CATGGTTTGATTTTGACCTGGTCCCCCACGTGTGAAGTGTAGTGGCATCCATTTCTAATGTATGCATTCA
TCCAACAGAGTTATTTATTGGCTGGAGATGGAAAATCACACCACCTGACAGGCCTTCTGGGCCTCCAAAG
CCCATCCTTGGGGTTCCCCCTCCCTGTGTGAAATGTATTATCACCAGCAGACACTGCCGGGCCTCCCTCC
CGGGGGCACTGCCTGAAGGCGAGTGTGGGCATAGCATTAGCTGCTTCCTCCCCTCCTGGCACCCACTGTG
                                                                             3617 bp
GCCTGGCATCGCATCGTGGTGTGTCAATGCCACAAAATCGTGTGTCCGTGGAACCAGTCCTAGCCGCGTG
TGACAGTCTTGCATTCTGTTTGTCTCGTGGGGGGAGGTGGACAGTCCTGCGGAAATGTGTCTTGTCTCCA        3,6 kb
TTTGGATAAAAGGAACCAACCAACAAACAATGCCATCACTGGAATTTCCCACCGCTTTGTGAGCCGTGTC
GTATGACCTAGTAAACTTTGTACCAATTCAAAAAAAAAAAAAAAAAA
Sequenciamento de proteínas
•   Degradação de Edman
     – Quebra-se o aminoácido N-terminal
     – Identifica-se o aminoácido quebrado
     – Sequenciamento de 50 a 70 aa’s
•   Espectometria de massa
     – Quebra-se a proteína em diversos
       pontos e verifica-se a massa dos
       fragmentos
     – Comparações com massas conhecidas
       dos aa’s identifica a sequência dos
       mesmos

•   Técnicas com limite de automação
     – Não permitem produzir dados em larga-
       escala
     – Para saber-se a sequência de um
       proteína, muitas vezes sequencia-se o
       DNA do organismo de interesse
O Sequenciamento
                            de moléculas de DNA
                            Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
>gi|33869444|gb|BC008730.2| Homo sapiens hexokinase 1, mRNA (cDNA clone MGC:1724
IMAGE:3163058), complete cds
GGCTGCGGAGGACCGACCGTCCCCACGCCTGCCGCCCCGCGACCCCGACCGCCAGCATGATCGCCGCGCA
GCTCCTGGCCTATTACTTCACGGAGCTGAAGGATGACCAGGTCAAAAAGATTGACAAGTATCTGTATGCC
ATGCGGCTCTCCGATGAAACTCTCATAGATATCATGACTCGCTTCAGGAAGGAGATGAAGAATGGCCTCT
CCCGGGATTTTAATCCAACAGCCACAGTCAAGATGTTGCCAACATTCGTAAGGTCCATTCCTGATGGCTC
TGAAAAGGGAGATTTCATTGCCCTGGATCTTGGTGGGTCTTCCTTTCGAATTCTGCGGGTGCAAGTGAAT
CATGAGAAAAACCAGAATGTTCACATGGAGTCCGAGGTTTATGACACCCCAGAGAACATCGTGCACGGCA
GTGGAAGCCAGCTTTTTGATCATGTTGCTGAGTGCCTGGGAGATTTCATGGAGAAAAGGAAGATCAAGGA
CAAGAAGTTACCTGTGGGATTCACGTTTTCTTTTCCTTGCCAACAATCCAAAATAGATGAGGCCATCCTG
ATCACCTGGACAAAGCGATTTAAAGCGAGCGGAGTGGAAGGAGCAGATGTGGTCAAACTGCTTAACAAAG(...)
TGACAGGCCTTCTGGGCCTCCAAAGCCCATCCTTGGGGTTCCCCCTCCCTGTGTGAAATGTATTATCACC
AGCAGACACTGCCGGGCCTCCCTCCCGGGGGCACTGCCTGAAGGCGAGTGTGGGCATAGCATTAGCTGCT
TCCTCCCCTCCTGGCACCCACTGTGGCCTGGCATCGCATCGTGGTGTGTCAATGCCACAAAATCGTGTGT
CCGTGGAACCAGTCCTAGCCGCGTGTGACAGTCTTGCATTCTGTTTGTCTCGTGGGGGGAGGTGGACAGT
CCTGCGGAAATGTGTCTTGTCTCCATTTGGATAAAAGGAACCAACCAACAAACAATGCCATCACTGGAAT
TTCCCACCGCTTTGTGAGCCGTGTCGTATGACCTAGTAAACTTTGTACCAATTCAAAAAAAAAAAAAAAAAA
Frederick Sanger
• Único vivo dentre os 4 indivíduos que já
  venceram dois prêmios Nobel

• ~1955: publicou a primeira sequência de
  aminoácidos da insulina
    – Ganhou o Nobel de química em 1958
• 1964: descobriu que as proteínas de bactéria iniciavam-se com o
  aminoácido formil-metionina
• 1967: desvendou a sequência do RNA ribossomal 5S
• 1975: inventou o método dideóxi para o sequenciamento do DNA
• 1977: sequencia, pela primeira vez, o genoma inteiro
  de um organismo, o bacteriófago phi X 174
    – 11 genes in 5386 bases sequenciadas “à mão“
    – Ganha o segundo Nobel de química em 1980
O método de Sanger, 1975
   Polimerização do DNA a ser sequenciado (molde)
   na presença de:
          DNA polimerase
          primer
          tampão
          dNTPs (desóxinucleotídeo)
          ddNTPs (didesóxinucleotídeo)




                                        O que faria um nucleotídeo que,
                                        ao invés da extremidade 3’OH,
                                        tem uma extremidade 3’H?

                                          Como acontece a síntese de
                                          moléculas de DNA?
http://www.youtube.com/watch?v=Mz-4LSfecM4&feature=related
(dideóxi)
Amplificação interrompida
              com didesoxinucleotídeos
Desoxinucleotídeos
       dNTP
                                  O didesóxinucleotídeo não tem a
                                  extremidade 3’OH livre

                                  (...)

                                  e, portanto, não permite a
                                  incorporação de novas bases
                                  a 3’ quando é adicionado,

                                  (...)

                                  interrompendo a formação da
                                  nova cadeia definitivamente
                     ddNTP
           Didesoxinucleotídeos
G
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                        G    C   CA
                                 A G
             T     G               C
         C A           G T  G A A
                T  A G         C
                  GC     A C
5’      3’
 ATGCTTCTGGCAGATCT
 |||||||||||||||||
 TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA
3’                                        5’
A
                      T GAA
               G      A
                      G     T    T T T
              GA G C     T
                                    TA C
                       T    GT G C A
                                T
                 C C
              AC            C G CA   GA T
                                     C
                     CC
5’      3’
 ATGCTTCTGGCAGAT
 |||||||||||||||
 TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA
3’                                      5’
CC          A
                 T    T T  T            T GAA
                                G       A
                          TA CG A     C G
                 GT T C A           G      T
                    GA     GA T          T
                C G C      C      C C
                               AC
5’      3’
 ATGCTTCTGGCAGAT
 |||||||||||||||
 TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA
3’                                          5’
A                    T
                              T GA CC
                                 A
                  G           A
                              G     T T T
                 C A
                  G         C   T      TA  GT
                          G
                 T C           T G C AC G
                                   T
                          C       CA    GA
                                        C
                  AC
5’     3’
 ATGCTTCTGGCAGAT
 |||||||||||||||
 TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA
3’                                              5’
5’                                          3’
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGAT
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGT
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATAT
                                                 População de
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACT                  moléculas
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGT
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCT         Incorporação
                                                 aleatória do
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATT
                                                 didesóxi
 ATGCTTCT
 ATGCTTCTGGCAGATCT                               Quantidade
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT        precisa entre
                                                 didesóxi e
 ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTT
                                                 desóxi
 ATGCTTCTGGCAGAT
 ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA
3’                                          5’
ATGCTTCT
ATGCTTCTGGCAGAT
ATGCTTCTGGCAGATCT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGAT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATAT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT
• molde
             • polimerase
             • dN TPs

•ddG TPs   •ddA TPs   •ddT TPs   •ddC TPs




    G         A          T           C
ATGCTTCT
ATGCTTCTG
ATGCTTCTGG
ATGCTTCTGGC
ATGCTTCTGGCA
ATGCTTCTGGCAG
ATGCTTCTGGCAGA
ATGCTTCTGGCAGAT
ATGCTTCTGGCAGATC
ATGCTTCTGGCAGATCT
ATGCTTCTGGCAGATCTG
ATGCTTCTGGCAGATCTGA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAAC
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAG
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTG
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTAC
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTG
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGAT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATAT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTG
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGC
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT   G A T C
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT
ATGCTTCT
ATGCTTCTG
ATGCTTCTGG
ATGCTTCTGGC
ATGCTTCTGGCA
ATGCTTCTGGCAG
ATGCTTCTGGCAGA
ATGCTTCTGGCAGAT
ATGCTTCTGGCAGATC
ATGCTTCTGGCAGATCT
ATGCTTCTGGCAGATCTG
ATGCTTCTGGCAGATCTGA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAAC
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAG
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTG
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTAC
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTG
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGAT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATA
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATAT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTG
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGC
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT
ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT
Modelo original
Etapa 1                     Marcação do primer
Amplificação
Tipo-PCr
                            4 reações necessárias,
                            uma para cada base


                            Eletroforese separa
                            fragmentos de
Etapa 2
                            diferentes tamanhos
Eletroforese

                            Leitura manual da
                            sequência de baixo pra
                            cima
Sanger e o fago Phi 174




                    De fato, esse tipo de
                    sequenciamento
                    manual continuou
                    acontecendo por
                    décadas...
Modelo moderno
       Applied Byosystems, 1986
       Marcação fluorescente do ddNTP
                                             Leroy Hood, 1938-

       1 reação necessária, todas as bases
       lidas ao mesmo tempo

       Eletroforese separa fragmentos de
       diferentes tamanhos

       Leitura da automática sequência, de
       baixo pra cima, por um laser

       http://www.youtube.com/watc
       h?v=ezAefHhvecM
Cromatograma
As máquinas necessárias
              para o sequenciamento
• Primeira etapa: junta-se os
  reagentes em poços de
  placas e coloca-se na
  máquina de PCR para a reação
  de amplificação interrompida

• Diferenças com relação ao PCR
   – Utilização de um só primer
   – Utilização dos ddNTPs


• Uma vez prontas, as sequências de diferentes tamanhos
  contendo os didesóxi amplificados devem ser enviadas
  ao sequenciador de DNA mais próximo
O que faz um sequenciador de
                DNA?
•    Segunda etapa: realiza a eletroforese capilar
      – O sequenciador executa a eletroforese em géis capilares ultra-finos
      – Um sensor é responsável por emitir um laser e verificar qual o comprimento
        de onda emitido pelo didesóxi
Exercício

Dê a sequência de DNA da canaleta apontada

azul = Guanina
amarelo = Timina
vermelha = Adenina
verde = Citosina

http://www.youtube.com/watch?
v=dUjMf2ZezIw&feature=related

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Aula 9 eletroforese_pcr_sequenciamento

  • 1. A técnica da Eletroforese para a análise de DNA e proteínas Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
  • 2. Histórico • 1952, Markham and Smith – Ao estudarem hidrólise de RNA percebem que moléculas de diferentes estruturas têm sua mobilidade diferenciada quando aplicadas num papel e submetidas a um campo elétrico Vou ali correr • 1955, Smithies um gelzinho e – Géis de amido funcionam bem para separar proteínas do soro humano já volto • 1967, Loening Tenho que ir senão – Géis de acrilamida com maior resolução e vou perder meu gel permitem separar ainda moléculas grandes de DNA • 1980, Schwartz and Cantor – Eletroforese em campo pulsado separa fragmentos enormes • É hoje impossível imaginar um laboratório de biomol sem eletroforese acontecendo a todo instante...
  • 3. Eletroforese • Movimento de partículas dispersas num fluído sob influência de um campo elétrico uniforme • DNA, carga negativa – Tem tendência a se dirigir ao polo positivo quando sujeito a um campo elétrico • Serve para separar moléculas por tamanho/carga elétrica – Proteína deve ser desnaturada com detergente (SDS) • Técnica utilizada à exaustão em trabalhos de biologia molecular
  • 4. Eletroforese, etapas 1.Preparação do gel 2.Aplicação das amostras 3.Eletroforese 4.Coloração 5. Análise dos resultados
  • 5. Preparação do gel Horizontal X Vertical Agarose X Poliacrilamida
  • 6. Aplicação das amostras Definição do mapa das amostras por canaleta
  • 7. Corrida do gel • Aplicação do campo elétrico • Fonte elétrica gera fluxo de íons através da solução tampão • Terminais positivo e negativo • Tempo adequado, senão o DNA sai do gel
  • 8. Coloração das moléculas • Brometo de etídio – Agente intercalante do DNA • Cancerígeno! – Composto fluorescente à luz UV – Gel de agarose • Prata – Gel SDS-PAGE • PoliAcrilamide Gel Electrophoresis – Melhor resolução • Coomassie blue, etc
  • 9.
  • 10.
  • 11. Eletroforese em campo pulsado Grandes fragmentos de DNA
  • 12. PCR a reação em cadeia da polimerase Prof. Dr. Francisco Prosdocimi http://dotsub.com/view/538a719f-927b-4192-8e95-18a92a9e95a5
  • 15. Síntese de DNA in vitro • Polimerase Chain Reaction – Reação em cadeia da Polimerase • Amplificação in vitro de moléculas de DNA – In vivo X In vitro X In silico • Procedimento análogo à replicação do DNA – Amostra de DNA; 2 primers; DNA polimerase; Tampão; dNTP
  • 16. Etapas da PCR • Ciclos da PCR – Separação das fitas → 96°C – Anelamento dos primers → 60°C – Síntese do DNA → 37°C • Problema inicial da técnica – Durante a etapa de quebra das pontes de H e separação das fitas (DNA melting) a 96°C, a enzima polimerase era desnaturada e precisava ser acrescentada ciclo a ciclo... – Não permitia automação
  • 17. História da PCR • Químico, 1966 – Doutor em bioquímica, 1972 – 2 anos de pós-doutorado numa industria farmacêutica • Deixou a academia para escrever ficção científica, foi dono de Kary Mullis, 1944 padaria por dois anos; voltou à indústria • 1983 → Teve a idéia de utilizar um par de primers para amplificação enquanto voltava para a casa à noite ao lado da namorada • Avisou na empresa e deixou-se que ele ficasse trabalhando na PCR, demorou um ano para padronizar a técnica • Perdeu a namorada logo depois, mas ganhou o Nobel de química (1993) • 1986 → utilização da enzima polimerase de Thermus aquaticus – Permitiu finalmente a automação da técnica • Controvérsias: Surfista, já foi divorciado 3 vezes, é um dos que acredita que o HIV não causa a AIDS, e diz ter tomado bastante LSD na década de 60/70 e que isso o ajudou a descobrir a afamada técnica! Taq polimerase
  • 18. PCR Sistema de reação: DNA molde (100 ng) Iniciadores (5 µM) dNTPs Tampão com MgCL2 Taq polimerase Protocolo de amplificação: Desnaturação: 95º C Anelamento: 45-60º C Extensão: 72º C
  • 19. Filmes como técnica didática • http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/pcr/ • http://www.maxanim.com/genetics/PCR/PCR.htm • http://www.youtube.com/watch?v=_YgXcJ4n-kQ
  • 20. Interlúdio explicativo Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
  • 21. Bioquímica + Biomol • Enzimas são proteínas, portanto: 1. São formadas por sequências de aminoácidos 2. Derivam de informações dispostas por genes no DNA, que deve ser transcrito e, posteriormente, traduzido 3. Podemos saber a sequência delas, tanto de aminoácidos quanto de nucleotídeos
  • 22.
  • 23. >gi|188497753|ref|NM_000188.2| Homo sapiens hexokinase 1 (HK1), nuclear gene encoding mitochondrial protein, transcript variant 1, mRNA GAGGAGGAGCCGCCGAGCAGCCGCCGGAGGACCACGGCTCGCCAGGGCTGCGGAGGACCGACCGTCCCCA CGCCTGCCGCCCCGCGACCCCGACCGCCAGCATGATCGCCGCGCAGCTCCTGGCCTATTACTTCACGGAG CTGAAGGATGACCAGGTCAAAAAGATTGACAAGTATCTCTATGCCATGCGGCTCTCCGATGAAACTCTCA TAGATATCATGACTCGCTTCAGGAAGGAGATGAAGAATGGCCTCTCCCGGGATTTTAATCCAACAGCCAC AGTCAAGATGTTGCCAACATTCGTAAGGTCCATTCCTGATGGCTCTGAAAAGGGAGATTTCATTGCCCTG GATCTTGGTGGGTCTTCCTTTCGAATTCTGCGGGTGCAAGTGAATCATGAGAAAAACCAGAATGTTCACA >gi|188497754|ref|NP_000179.2| hexokinase 1 isoform HKI [Homo sapiens] TGGAGTCCGAGGTTTATGACACCCCAGAGAACATCGTGCACGGCAGTGGAAGCCAGCTTTTTGATCATGT MIAAQLLAYYFTELKDDQVKKIDKYLYAMRLSDETLIDIMTRFRKEMKNGLSRDFNPTATVKMLPTFVRS TGCTGAGTGCCTGGGAGATTTCATGGAGAAAAGGAAGATCAAGGACAAGAAGTTACCTGTGGGATTCACG IPDGSEKGDFIALDLGGSSFRILRVQVNHEKNQNVHMESEVYDTPENIVHGSGSQLFDHVAECLGDFMEK TTTTCTTTTCCTTGCCAACAATCCAAAATAGATGAGGCCATCCTGATCACCTGGACAAAGCGATTTAAAG RKIKDKKLPVGFTFSFPCQQSKIDEAILITWTKRFKASGVEGADVVKLLNKAIKKRGDYDANIVAVVNDT CGAGCGGAGTGGAAGGAGCAGATGTGGTCAAACTGCTTAACAAAGCCATCAAAAAGCGAGGGGACTATGA VGTMMTCGYDDQHCEVGLIIGTGTNACYMEELRHIDLVEGDEGRMCINTEWGAFGDDGSLEDIRTEFDRE TGCCAACATCGTAGCTGTGGTGAATGACACAGTGGGCACCATGATGACCTGTGGCTATGACGACCAGCAC IDRGSLNPGKQLFEKMVSGMYLGELVRLILVKMAKEGLLFEGRITPELLTRGKFNTSDVSAIEKNKEGLH TGTGAAGTCGGCCTGATCATCGGCACTGGCACCAATGCTTGCTACATGGAGGAACTGAGGCACATTGATC NAKEILTRLGVEPSDDDCVSVQHVCTIVSFRSANLVAATLGAILNRLRDNKGTPRLRTTVGVDGSLYKTH TGGTGGAAGGAGACGAGGGGAGGATGTGTATCAATACAGAATGGGGAGCCTTTGGAGACGATGGATCATT PQYSRRFHKTLRRLVPDSDVRFLLSESGSGKGAAMVTAVAYRLAEQHRQIEETLAHFHLTKDMLLEVKKR AGAAGACATCCGGACAGAGTTTGACAGGGAGATAGACCGGGGATCCCTCAACCCTGGAAAACAGCTGTTT MRAEMELGLRKQTHNNAVVKMLPSFVRRTPDGTENGDFLALDLGGTNFRVLLVKIRSGKKRTVEMHNKIY GAGAAGATGGTCAGTGGCATGTACTTGGGAGAGCTGGTTCGACTGATCCTAGTCAAGATGGCCAAGGAGG AIPIEIMQGTGEELFDHIVSCISDFLDYMGIKGPRMPLGFTFSFPCQQTSLDAGILITWTKGFKATDCVG GCCTCTTATTTGAAGGGCGGATCACCCCGGAGCTGCTCACCCGAGGGAAGTTTAACACCAGTGATGTGTC HDVVTLLRDAIKRREEFDLDVVAVVNDTVGTMMTCAYEEPTCEVGLIVGTGSNACYMEEMKNVEMVEGDQ AGCCATCGAAAAGAATAAGGAAGGCCTCCACAATGCCAAAGAAATCCTGACCCGCCTGGGAGTGGAGCCG GQMCINMEWGAFGDNGCLDDIRTHYDRLVDEYSLNAGKQRYEKMISGMYLGEIVRNILIDFTKKGFLFRG TCCGATGATGACTGTGTCTCAGTCCAGCACGTTTGCACCATTGTCTCATTTCGCTCAGCCAACTTGGTGG QISETLKTRGIFETKFLSQIESDRLALLQVRAILQQLGLNSTCDDSILVKTVCGVVSRRAAQLCGAGMAA CTGCCACACTGGGCGCCATCTTGAACCGCCTGCGTGATAACAAGGGCACACCCAGGCTGCGGACCACGGT VVDKIRENRGLDRLNVTVGVDGTLYKLHPHFSRIMHQTVKELSPKCNVSFLLSEDGSGKGAALITAVGVR TGGTGTCGACGGATCTCTTTACAAGACGCACCCACAGTATTCCCGGCGTTTCCACAAGACTCTAAGGCGC LRTEASS TTGGTGCCAGACTCCGATGTGCGCTTCCTCCTCTCGGAGAGTGGCAGCGGCAAGGGGGCTGCCATGGTGA CGGCGGTGGCCTACCGCTTGGCCGAGCAGCACCGGCAGATAGAGGAGACCCTGGCTCATTTCCACCTCAC CAAGGACATGCTGCTGGAGGTGAAGAAGAGGATGCGGGCCGAGATGGAGCTGGGGCTGAGGAAGCAGACG CACAACAATGCCGTGGTTAAGATGCTGCCCTCCTTCGTCCGGAGAACTCCCGACGGGACCGAGAATGGTG ACTTCTTGGCCCTGGATCTTGGAGGAACCAATTTCCGTGTGCTGCTGGTGAAAATCCGTAGTGGGAAAAA 917 GAGAACGGTGGAAATGCACAACAAGATCTACGCCATTCCTATTGAAATCATGCAGGGCACTGGGGAAGAG CTGTTTGATCACATTGTCTCCTGCATCTCTGACTTCTTGGACTACATGGGGATCAAAGGCCCCAGGATGC aminoácidos CTCTGGGCTTCACGTTCTCATTTCCCTGCCAGCAGACGAGTCTGGACGCGGGAATCTTGATCACGTGGAC AAAGGGTTTTAAGGCAACAGACTGCGTGGGCCACGATGTAGTCACCTTACTAAGGGATGCGATAAAAAGG AGAGAGGAATTTGACCTGGACGTGGTGGCTGTGGTCAACGACACAGTGGGCACCATGATGACCTGTGCTT ATGAGGAGCCCACCTGTGAGGTTGGACTCATTGTTGGGACCGGCAGCAATGCCTGCTACATGGAGGAGAT GAAGAACGTGGAGATGGTGGAGGGGGACCAGGGGCAGATGTGCATCAACATGGAGTGGGGGGCCTTTGGG GACAACGGGTGTCTGGATGATATCAGGACACACTACGACAGACTGGTGGACGAATATTCCCTAAATGCTG GGAAACAAAGGTATGAGAAGATGATCAGTGGTATGTACCTGGGTGAAATCGTCCGCAACATCTTAATCGA CTTCACCAAGAAGGGATTCCTCTTCCGAGGGCAGATCTCTGAGACGCTGAAGACCCGGGGCATCTTTGAG ACCAAGTTTCTCTCTCAGATCGAGAGTGACCGATTAGCACTGCTCCAGGTCCGGGCTATCCTCCAGCAGC TAGGTCTGAATAGCACCTGCGATGACAGTATCCTCGTCAAGACAGTGTGCGGGGTGGTGTCCAGGAGGGC 917 x 3 = 2751 CGCACAGCTGTGTGGCGCAGGCATGGCTGCGGTTGTGGATAAGATCCGCGAGAACAGAGGACTGGACCGT CTGAATGTGACTGTGGGAGTGGACGGGACACTCTACAAGCTTCATCCACACTTCTCCAGAATCATGCACC AGACGGTGAAGGAACTGTCACCAAAATGTAACGTGTCCTTCCTCCTGTCTGAGGATGGCAGCGGCAAGGG GGCCGCCCTCATCACGGCCGTGGGCGTGCGGTTACGCACAGAGGCAAGCAGCTAAGAGTCCGGGATCCCC 3617-2751 = 866 AGCCTACTGCCTCTCCAGCACTTCTCTCTTCAAGCGGCGACCCCCTACCCTCCCAGCGAGTTGCGCTGGG AGACGCTGGCGCCAGGGCCTGCCGGCGCGGGGAGGAAAGCAAAATCCAACTAATGGTATATATTGTAGGG TACAGAATAGAGCGTGTGCTGTTGATAATATCTCTCACCCGGATCCCTCCTCACTTGCCCTGCCACTTTG CATGGTTTGATTTTGACCTGGTCCCCCACGTGTGAAGTGTAGTGGCATCCATTTCTAATGTATGCATTCA TCCAACAGAGTTATTTATTGGCTGGAGATGGAAAATCACACCACCTGACAGGCCTTCTGGGCCTCCAAAG CCCATCCTTGGGGTTCCCCCTCCCTGTGTGAAATGTATTATCACCAGCAGACACTGCCGGGCCTCCCTCC CGGGGGCACTGCCTGAAGGCGAGTGTGGGCATAGCATTAGCTGCTTCCTCCCCTCCTGGCACCCACTGTG 3617 bp GCCTGGCATCGCATCGTGGTGTGTCAATGCCACAAAATCGTGTGTCCGTGGAACCAGTCCTAGCCGCGTG TGACAGTCTTGCATTCTGTTTGTCTCGTGGGGGGAGGTGGACAGTCCTGCGGAAATGTGTCTTGTCTCCA 3,6 kb TTTGGATAAAAGGAACCAACCAACAAACAATGCCATCACTGGAATTTCCCACCGCTTTGTGAGCCGTGTC GTATGACCTAGTAAACTTTGTACCAATTCAAAAAAAAAAAAAAAAAA
  • 24. Sequenciamento de proteínas • Degradação de Edman – Quebra-se o aminoácido N-terminal – Identifica-se o aminoácido quebrado – Sequenciamento de 50 a 70 aa’s • Espectometria de massa – Quebra-se a proteína em diversos pontos e verifica-se a massa dos fragmentos – Comparações com massas conhecidas dos aa’s identifica a sequência dos mesmos • Técnicas com limite de automação – Não permitem produzir dados em larga- escala – Para saber-se a sequência de um proteína, muitas vezes sequencia-se o DNA do organismo de interesse
  • 25. O Sequenciamento de moléculas de DNA Prof. Dr. Francisco Prosdocimi >gi|33869444|gb|BC008730.2| Homo sapiens hexokinase 1, mRNA (cDNA clone MGC:1724 IMAGE:3163058), complete cds GGCTGCGGAGGACCGACCGTCCCCACGCCTGCCGCCCCGCGACCCCGACCGCCAGCATGATCGCCGCGCA GCTCCTGGCCTATTACTTCACGGAGCTGAAGGATGACCAGGTCAAAAAGATTGACAAGTATCTGTATGCC ATGCGGCTCTCCGATGAAACTCTCATAGATATCATGACTCGCTTCAGGAAGGAGATGAAGAATGGCCTCT CCCGGGATTTTAATCCAACAGCCACAGTCAAGATGTTGCCAACATTCGTAAGGTCCATTCCTGATGGCTC TGAAAAGGGAGATTTCATTGCCCTGGATCTTGGTGGGTCTTCCTTTCGAATTCTGCGGGTGCAAGTGAAT CATGAGAAAAACCAGAATGTTCACATGGAGTCCGAGGTTTATGACACCCCAGAGAACATCGTGCACGGCA GTGGAAGCCAGCTTTTTGATCATGTTGCTGAGTGCCTGGGAGATTTCATGGAGAAAAGGAAGATCAAGGA CAAGAAGTTACCTGTGGGATTCACGTTTTCTTTTCCTTGCCAACAATCCAAAATAGATGAGGCCATCCTG ATCACCTGGACAAAGCGATTTAAAGCGAGCGGAGTGGAAGGAGCAGATGTGGTCAAACTGCTTAACAAAG(...) TGACAGGCCTTCTGGGCCTCCAAAGCCCATCCTTGGGGTTCCCCCTCCCTGTGTGAAATGTATTATCACC AGCAGACACTGCCGGGCCTCCCTCCCGGGGGCACTGCCTGAAGGCGAGTGTGGGCATAGCATTAGCTGCT TCCTCCCCTCCTGGCACCCACTGTGGCCTGGCATCGCATCGTGGTGTGTCAATGCCACAAAATCGTGTGT CCGTGGAACCAGTCCTAGCCGCGTGTGACAGTCTTGCATTCTGTTTGTCTCGTGGGGGGAGGTGGACAGT CCTGCGGAAATGTGTCTTGTCTCCATTTGGATAAAAGGAACCAACCAACAAACAATGCCATCACTGGAAT TTCCCACCGCTTTGTGAGCCGTGTCGTATGACCTAGTAAACTTTGTACCAATTCAAAAAAAAAAAAAAAAAA
  • 26. Frederick Sanger • Único vivo dentre os 4 indivíduos que já venceram dois prêmios Nobel • ~1955: publicou a primeira sequência de aminoácidos da insulina – Ganhou o Nobel de química em 1958 • 1964: descobriu que as proteínas de bactéria iniciavam-se com o aminoácido formil-metionina • 1967: desvendou a sequência do RNA ribossomal 5S • 1975: inventou o método dideóxi para o sequenciamento do DNA • 1977: sequencia, pela primeira vez, o genoma inteiro de um organismo, o bacteriófago phi X 174 – 11 genes in 5386 bases sequenciadas “à mão“ – Ganha o segundo Nobel de química em 1980
  • 27. O método de Sanger, 1975 Polimerização do DNA a ser sequenciado (molde) na presença de: DNA polimerase primer tampão dNTPs (desóxinucleotídeo) ddNTPs (didesóxinucleotídeo) O que faria um nucleotídeo que, ao invés da extremidade 3’OH, tem uma extremidade 3’H? Como acontece a síntese de moléculas de DNA? http://www.youtube.com/watch?v=Mz-4LSfecM4&feature=related (dideóxi)
  • 28. Amplificação interrompida com didesoxinucleotídeos Desoxinucleotídeos dNTP O didesóxinucleotídeo não tem a extremidade 3’OH livre (...) e, portanto, não permite a incorporação de novas bases a 3’ quando é adicionado, (...) interrompendo a formação da nova cadeia definitivamente ddNTP Didesoxinucleotídeos
  • 29. G C T T T A C C T G C A A G T T C A AC T T C A G T C A TG G G A C C C A G 5’ 3’ T A G ATGCTTC ||||||| TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA 3’ 5’
  • 30. C T T T T C G C A C A A T A G T C A AC T G T G T C C AG TG G A C C C T A G 5’ 3’ G ATGCTTC A ||||||||| TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA 3’ 5’
  • 31. T C T C C T G T C A A G T T A C CA AC T T G T A G C A TG G G A C C C A G 5’ 3’ T A G ATGCTTCTG |||||||||| TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA 3’
  • 32. C AT G C TA T T A T TT C T G C G C CA A G T G C C A G T G A A T A G C GC A C 5’ 3’ ATGCTTCTGGCAGATCT ||||||||||||||||| TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA 3’ 5’
  • 33. A T GAA G A G T T T T GA G C T TA C T GT G C A T C C AC C G CA GA T C CC 5’ 3’ ATGCTTCTGGCAGAT ||||||||||||||| TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA 3’ 5’
  • 34. CC A T T T T T GAA G A TA CG A C G GT T C A G T GA GA T T C G C C C C AC 5’ 3’ ATGCTTCTGGCAGAT ||||||||||||||| TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA 3’ 5’
  • 35. A T T GA CC A G A G T T T C A G C T TA GT G T C T G C AC G T C CA GA C AC 5’ 3’ ATGCTTCTGGCAGAT ||||||||||||||| TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA 3’ 5’
  • 36. 5’ 3’ ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGAT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATAT População de ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACT moléculas ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCT Incorporação aleatória do ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATT didesóxi ATGCTTCT ATGCTTCTGGCAGATCT Quantidade ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT precisa entre didesóxi e ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTT desóxi ATGCTTCTGGCAGAT |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA 3’ 5’
  • 38. • molde • polimerase • dN TPs •ddG TPs •ddA TPs •ddT TPs •ddC TPs G A T C
  • 39. ATGCTTCT ATGCTTCTG ATGCTTCTGG ATGCTTCTGGC ATGCTTCTGGCA ATGCTTCTGGCAG ATGCTTCTGGCAGA ATGCTTCTGGCAGAT ATGCTTCTGGCAGATC ATGCTTCTGGCAGATCT ATGCTTCTGGCAGATCTG ATGCTTCTGGCAGATCTGA ATGCTTCTGGCAGATCTGAA ATGCTTCTGGCAGATCTGAAC ATGCTTCTGGCAGATCTGAACA ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAG ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTG ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTA ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTAC ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTG ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGA ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGAT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATA ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATAT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTG ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGC ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT G A T C ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT
  • 40. ATGCTTCT ATGCTTCTG ATGCTTCTGG ATGCTTCTGGC ATGCTTCTGGCA ATGCTTCTGGCAG ATGCTTCTGGCAGA ATGCTTCTGGCAGAT ATGCTTCTGGCAGATC ATGCTTCTGGCAGATCT ATGCTTCTGGCAGATCTG ATGCTTCTGGCAGATCTGA ATGCTTCTGGCAGATCTGAA ATGCTTCTGGCAGATCTGAAC ATGCTTCTGGCAGATCTGAACA ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAG ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTG ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTA ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTAC ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTG ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGA ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGAT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATA ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATAT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTG ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGC ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT ATGCTTCTGGCAGATCTGAACAGTGTTACTGATATTGCTT
  • 41.
  • 42. Modelo original Etapa 1 Marcação do primer Amplificação Tipo-PCr 4 reações necessárias, uma para cada base Eletroforese separa fragmentos de Etapa 2 diferentes tamanhos Eletroforese Leitura manual da sequência de baixo pra cima
  • 43. Sanger e o fago Phi 174 De fato, esse tipo de sequenciamento manual continuou acontecendo por décadas...
  • 44. Modelo moderno Applied Byosystems, 1986 Marcação fluorescente do ddNTP Leroy Hood, 1938- 1 reação necessária, todas as bases lidas ao mesmo tempo Eletroforese separa fragmentos de diferentes tamanhos Leitura da automática sequência, de baixo pra cima, por um laser http://www.youtube.com/watc h?v=ezAefHhvecM
  • 46. As máquinas necessárias para o sequenciamento • Primeira etapa: junta-se os reagentes em poços de placas e coloca-se na máquina de PCR para a reação de amplificação interrompida • Diferenças com relação ao PCR – Utilização de um só primer – Utilização dos ddNTPs • Uma vez prontas, as sequências de diferentes tamanhos contendo os didesóxi amplificados devem ser enviadas ao sequenciador de DNA mais próximo
  • 47. O que faz um sequenciador de DNA? • Segunda etapa: realiza a eletroforese capilar – O sequenciador executa a eletroforese em géis capilares ultra-finos – Um sensor é responsável por emitir um laser e verificar qual o comprimento de onda emitido pelo didesóxi
  • 48.
  • 49. Exercício Dê a sequência de DNA da canaleta apontada azul = Guanina amarelo = Timina vermelha = Adenina verde = Citosina http://www.youtube.com/watch? v=dUjMf2ZezIw&feature=related