User:Goncalo Correia/Notebook/BIOMOL/2010/04/27
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TP 6Digestão de DNA com enzimas de restriçãoAs enzimas de restrição são o bisturi dos biologistas moleculares pois permitem “cortar” o DNA de um modo preciso e reprodutível. As enzimas de restrição fazem parte do grupo das nucleases, enzimas que clivam ligações fosfodiester entre nucleótidos adjacentes. As enzimas de restrição usadas em biologia molecular têm a grande vantagem de clivarem apenas as ligações entre nucleótidos com uma sequência específica. Existem comercializadas perto de 100 enzimas de restrição, cada uma das quais reconhece e cliva uma sequência única de nucleótidos. As enzimas de restrição identificam-se por uma nomenclatura própria. Por exemplo, EcoRI refere-se à primeira (I) enzima isolada do género Escherichia (E). espécie coli (co), estirpe RY13 (R) e Hind III à terceira enzima (III) isolada de Haemophilus influenzae, estirpe Rd. Exercício 1 – Extremidades e ligaçõesConsidere as seguintes enzimas e respectivas sequências de restrição ( o traço indica a ligação fosfodiéster que é clivada): Bam HI : G|GATCC Hae II: GG|CC Eco RI: G|AATTC Bgl II: A|GATCT
As sequências de reconhecimento são palindrómicas.
Bam HI: G---GATCC 5' CCTAC---G 3' Hae II: GG---CC 5' CC---GG 3' Eco RI: G---AATTC 5' CTTAA---G 3' Bg III: A---GATCT 5' TCTAG---A 3'
É possível ligar uma molécula de DNA cortada por Bam HI a outra cortada por Bam HI e Bg III, mas não com Hae II ou Eco RI.
Os fragmentos resultantes de digestão de gDNA humano por Bam HI serão maiores que os fragmentos resultantes da digestão por Hae II, porque a sequência de reconhecimento da primeira tem um tamanho maior, logo a probabilidade de encontrar uma sequência destas no genoma é menor, o que leva a menos cortes e fragmentos com maior tamanho. Exercício 2 – Mapas de restriçãoAs enzimas de restrição podem ser usadas para criar um mapa físico de uma molécula de DNA, reflectindo a sequência subjacente. Para isso, o fragmento de DNA a caracterizar é digerido com duas ou mais enzimas de restrição e analisado por electroforese em gel de agarose.
Reveja os conceitos associados à electroforese em gel de agarose e veja um exemplo virtual da sua aplicação em http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/genetics/biotech/gels/virgel.html
As bandas azul-claro são bandas de azul de xilene, e o azul escuro por azul de bromofenol. Servem de guia para o processo de electroforese, para ter uma ideia da localização dos fragmentos sem usar luz UV e evitar erros como deixar o gel a correr demasiado tempo.
No caso do PleI esperava 4 fragmentos, observam-se 3, mas isto é devido a resolução, dois deles têm tamanhos praticamente idênticos. Seria preciso aumentar o tempo da electroforese ou a concentração de agarose no gel.
Quanto maior a concentração de agarose, menor o tamanho dos poros no gel, e maior será a resolução da electroforese, o que permite uma melhor distinção entre fragmentos de tamanhos similares.
Usando o marcador molecular é possível fazer uma recta de calibração, através de regressão log-linear. Usando essa recta é possível descobrir de forma precisa o tamanho do fragmento em função da distância percorrida no gel. Os produtos de digestão do genoma do bacteriófago lambda (de 48510 pares de bases) são muito utilizados como marcadores de tamanhos moleculares em electroforeses de DNA. A enzima EcoRI corta o genoma do fago em 5 locais: 21227, 26106, 31749, 39175, 44980. Considere o resultado de uma electroforese apresentado em cima.
Sim, podemos ver na electroforese 6 fragmentos, resultantes do corte de uma molécula de DNA em 5 locais.
O número de moléculas de DNA presentes nas duas bandas é igual, 1,908*10^10 moléculas de DNA. Fragmentos... 1-> 21228 2->4878 3->5643 4->7421 5->5804 6-> 3530
1ª Banda -> 440 ng 2ª Banda -> 73ng
Start - 5000 (EcoRI) 500 (HindIII) 1500 (EcoRI) 3000 END Utilize o Webcutter ou o NEBcutter para gerar um mapa de restrição da sequência do cDNA da beta-globina e indique:
AccI
AleI
AatII
(ACATTTGCTTCTGACACAACTGTGTTCACTAGCAACCTCAAACAGACACCATGGTGCATCTGACTCCTGA
GGAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGCAAGGTGAACGTGGATGAAGTTGGTGGTGAGGCCCTGGGC
AG|GCTGCTGGTGGTCTACCCTTGGACCCAGAGGTTCTTTGAGTCCTTTGGGGATCTGTCCACTCCTGATG
CTGTTATGGGCAACCCTAAGGTGAAGGCTCATGGCAAGAAAGTGCTCGGTGCCTTTAGTGATGGCCTGGC
TCACCTGGACAACCTCAAGGGCACCTTTGCCACACTGAGTGAGCTGCACTGTGACAAGCTGCACGTGGAT
CCTGAGAACTTCAG|GCTCCTGGGCAACGTGCTGGTCTGTGTGCTGGCCCATCACTTTGGCAAAGAATTCA
CCCCACCAGTGCAGGCTGCCTATCAGAAAGTGGTGGCTGGTGTGGCTAATGCCCTGGCCCACAAGTATCA
CTAAGCTCGCTTTCTTGCTGTCCAATTTCTATTAAAGGTTCCTTTGTTCCCTAAGTCCAACTACTAAACT
GGGGGATATTATGAAGGGCCTTGAGCATCTGGATTCTGCCTAATAAAAAACATTTATTTTCATTGCAAAA
AAAAAAAAA) Exercício 3 – Enzimas de restrição, RFLPs (Restriction Fragment Length Polymorphisms) e diagnóstico de mutaçõesAs variações de sequência do genoma humano podem resultar na alterção de locais de corte de enzimas de restrição. As bandas polimórficas observadas após a electroforese de amostras de DNA genómico após tratamento com enzimas de restrição (RFLPs) constituíram o primeiro método laboratorial de “impressões digitais” de DNA para identificação de indivíduos em Medicina legal e forense. Da mesma forma, mutações causadoras de doença podem gerar variações nos locais de corte de enzimas de restrição que permitem um fácil diagnóstico da sua presença. O gene humano que codifica a beta-globina possui 3 locais de restrição DdeI. A distância entre o primeiro e o segundo local é de 175 bp. A distância entre o segundo e o terceiro local é de 201 bp. Em indivíduos com anemia de células falciformes ocorre uma mutação que anula o segundo local de restrição DdeI.
Gene Normal: Local 1 --175bp -- Local 2 -- 201 bp -- Local 3 Gene Mutante: Local 1 ---------- 376 bp --------- Local 3
Extração de gDNA, amplificação por PCR (usando o protocolo da TP4 por ex.), fazer um tratamento com a enzima de restrição DdeI e em seguida correr num gel de electroforese e comparar os tamanhos com um controlo, com recurso a um marcador de peso molecular.
Indíviduo Saudável - Duas bandas, uma de 175 bp e outra com 201 bp. Portador de mutação - Três bandas, 175 bp, 201 bp e 376 bp. Doente - Uma banda de 376 bp.
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