Nulómero
Os nulómeros son secuencias curtas de ADN que están ausentes no xenoma dunha especie (entre elas a humana), a pesar de que son teoricamente posibles e esperables. Por exemplo, como case a metade do xenoma humano haploide (∼1500 millóns de pares de bases) está ocupado por secuencias únicas sen función coñecida, podería esperarse atopar todas as secuencias posibles de ata unha lonxitude de ∼15 no xenoma humano. Porén, atopouse que moitos motivos de secuencia de 11 pares de bases están ausentes no xenoma humano.[1][2] Os nulómeros puideron oixinarse por presión selectiva, por exemplo poden ser tóxicos para a célula, pero tamén se poderían orixinar por hipermutabilidade dos dinucleótidos CpG.[1][3][2] Algúns nulómeros son útiles para o tratamento da leucemia, cancro de mama e cancro de próstata. Non son útiles en células sas debido a que as células normais se adaptan e fanse inmunes a eles.[2] Os nulómeros estánse desenvolvendo tamén para usalos como marcadores de ADN para previr a contaminación cruzada cando se analiza material recollido na escena dun crime.[4]
Funcionamento editar
Os nulómeoros son secuencias de ADN naturalmente dispoñibles pero potencialmente non utilizadas. Determinar estas secuencias "prohibidas" pode mellorar a comprensión das regras básicas que gobernan a evolución de secuencias.[5] A secuenciación de xenoma completo mostrou que hai un alto nivel de non uniformidade nas secuencias xenómicas. Cando un codón se substitúe artificialmente por un codón sinónimo (que codifica o mesmo aminoácido), a miúdo isto ten como resultado a morte da célula. Isto crese que se debe a que o ribosoma queda detido durante o seu funcionamento e prodúcese unha terminación temperá da síntese proteica. Por exemplo, tanto o codón AGA coma o CGA codifican a arxinina en bacterias; porén, as bacterias case nunca usan o AGA, e cando se substitúe isto é letal.[6] Dito nesgo de codón observouse en todas as especies,[7] e son exemplos de restricións na evolución de secuencias. Outras secuencias poden ter unha presión selectiva; por exemplo, as secuencias ricas en GG utilízanse como sumidoiros sacrificiais para os danos oxidativos porque os axentes oxidantes son atraídos a rexións con secuencias ricas en GG e despois inducen roturas nas febras do ADN.[8] Ademais, observouse que nulómeros estatisticamente significativos (é dicir, secuencias curtas ausentes que se espera con alta probabilidade que existan) en xenomas de virus son sitios de recoñecemento da restrición que indican que os virus probablemente se desfixeron deses motivos para facilitaren a invasión do hóspede bacteriano.[9] A Nullomers Database proporciona unha colección completa de secuencias ausentes mínimas de centos de especies e virus así como dos proteomas humano e de rato.
| Non aparecen no xenoma humano | CGCTCGACGTA, GTCCGAGCGTA, CGACGAACGGT, CCGATACGTCG |
|---|---|
| Unha aparición no xenoma humano | TACGCGCGACA, CGCGACGCATA, TCGGTACGCTA, TCGCGACCGTA, CGATCGTGCGA, CGCGTATCGGT |
| Dúas aparicións no xenoma humano | CGTCGCTCGAA, TCGCGCGAATA, TCGACGCGATA, ATCGTCGACGA, CTACGCGTCGA, CGTATACGCGA, CGATTACGCGA, CGATTCGGCGA, CGACGTACCGT, CGACGAACGAG, CGCGTAATACG, CGCGCTATACG |
| Tres aparicións no xenoma humano | CGCGCATAATA, CGACGGCAGTA, CGAATCGCGTA, CGGTCGTACGA, GCGCGTACCGA, CGCGTAATCGA, CGTCGTTCGAC, CCGTCGAACGC, ACGCGCGATAT, CGAACGGTCGT, CGCGTAACGCG, CCGAATACGCG, CATATCGCGCG |
| Organismo | 10 bp | 11 bp | 12 bp | 13 bp |
|---|---|---|---|---|
| Arabidopsis | 107 | 23646 | 1167012 | 20237388 |
| C. elegans | 2 | 7686 | 1152038 | 23339534 |
| Polo | 2 | 590 | 131515 | 4722702 |
| Chimpancé | 0 | 136 | 45938 | 2426474 |
| Vaca | 0 | 96 | 45060 | 2432554 |
| Can | 0 | 40 | 25217 | 1868964 |
| Mosca do vinagre | 0 | 206 | 221616 | 12399300 |
| Humanos | 0 | 80 | 39852 | 2232448 |
| Rato | 0 | 178 | 54383 | 2625646 |
| Rata | 0 | 50 | 30708 | 1933220 |
| Peixe cebra | 0 | 2 | 15561 | 2469558 |
Tratamento do cancro editar
Os nulómeros utilizáronse como unha estratexia para o descubrimento de fármacos e o seu desenvolvemento. Entre eles están os péptidos derivados de nulómeros. Os péptidos nulómeros foron cribados para a acción anticancro. Aos péptidos nulómeros engadíronselles colas curtas de poliarxinina para incrementar a súa solubilidade e captación pola célula, producindo péptidos chamados PolyArgNulloPs. Unha secuencia que tivo éxito foi RRRRRNWMWC, que se demostrou que tiña efectos letais en cancros de mama e de próstata. Dana as mitocondrias ao incrementar a produción de especies reactivas do oxíxeno, o cal reduce a produción de ATP, causando a inhibición do crecemento celular e a morte celular. As células normais mostran unha diminución da sensibilidade ao PolyArgNulloPs co paso do tempo.[2]
Ciencias forenses editar
A transferencia accidental de material biolóxico que contén ADN pode producir resultados incorrectos en análises moleculares. Isto é unha consideración a ter en conta especialmente en laboratorios forenses e de policía científica, nos que un erro nas análises pode causar que unha persoa inocente sexa condenada por un crime. Non hai forma de detectar se unha mostra de referencia foi incorectamente etiquetda como proba ou se unha mostra forense está contaminada, pero pode engadirse un código de barras de nulómeros para as mostras de referencia para distinguilas das evidencias que se van analizar. O etiquetado pode realizarse durante a recollida de mostras sen afectar ao xenotipo ou á cuantificación dos resultados. Pode utilizarse un papel de filtro infiltrado con varios nulómeros para absorber e almacenar as mostras de ADN da escena do crime, o que fai esta tecnoloxía simple e efectiva.[4] O etiquetdo con nulómeros pode ser detectado incluso cando se dilúe a unha millonésima parte e se verte sobre as probas a examinar.[4] Nos Estados Unidos, etiquetar deste xeito segue as recomendacións do United States National Research Council sobre control de calidade para reducir as fraudes e os erros.[4]
Notas editar
- ↑ 1,0 1,1 Acquisti, Claudia; Poste, George; Curtiss, David; Kumar, Sudhir (2007). Salzberg, Steven, ed. "Nullomers: Really a Matter of Natural Selection?". PLOS ONE 2 (10): e1022. Bibcode:2007PLoSO...2.1022A. PMC 1995752. PMID 17925870. doi:10.1371/journal.pone.0001022.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Alileche, Abdelkrim; Goswami, Jayita; Bourland, William; Davis, Michael; Hampikian, Greg (2012). "Nullomer derived anticancer peptides (NulloPs): Differential lethal effects on normal and cancer cells in vitro". Peptides 38 (2): 302–11. PMID 23000474. doi:10.1016/j.peptides.2012.09.015.
- Andy Coghlan (25 de outubro de 2012). "Molecules 'too dangerous for nature' kill cancer cells". New Scientist.
- ↑ Hampikian G, Andersen T. Absent sequences: nullomers and primes. Pacific Sym. on Biocomputing. 2007;12:355–366.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Goswami, Jayita; Davis, Michael C.; Andersen, Tim; Alileche, Abdelkrim; Hampikian, Greg (2013). "Safeguarding forensic DNA reference samples with nullomer barcodes". Journal of Forensic and Legal Medicine 20 (5): 513–519. PMID 23756524. doi:10.1016/j.jflm.2013.02.003.
- "Lethal DNA tags could keep innocent people out of jail". New Scientist. 3 de maio de 2013.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Hampikian, Greg; Andersen, Tim (2007). "Absent Sequences: Nullomers and Primes". Pacific Symposium on Biocomputing: 355–66. ISBN 978-981-270-417-7. PMID 17990505. doi:10.1142/9789812772435_0034.
- ↑ Cruz-Vera, Luis Rogelio; Magos-Castro, Marco Antonio; Zamora-Romo, Efraín; Guarneros, Gabriel (2004). "Ribosome stalling and peptidyl-tRNA drop-off during translational delay at AGA codons". Nucleic Acids Research 32 (15): 4462–8. PMC 516057. PMID 15317870. doi:10.1093/nar/gkh784.
- ↑ dos Reis, Mario; Savva, Renos; Wernisch, Lorenz (2004). "Solving the riddle of codon usage preferences: A test for translational selection". Nucleic Acids Research 32 (17): 5036–44. PMC 521650. PMID 15448185. doi:10.1093/nar/gkh834.
- ↑ Friedman, Keith A.; Heller, Adam (2001). "On the Non-Uniform Distribution of Guanine in Introns of Human Genes: Possible Protection of Exons against Oxidation by Proximal Intron Poly-G Sequences". The Journal of Physical Chemistry B 105 (47): 11859–65. doi:10.1021/jp012043n.
- ↑ Koulouras, Grigorios; Frith, Martin C (2021-04-06). "Significant non-existence of sequences in genomes and proteomes". Nucleic Acids Research 49 (6): 3139–3155. ISSN 0305-1048. PMC 8034619. PMID 33693858. doi:10.1093/nar/gkab139.