Problema de secuenciación de ADN

En primer lugar, permítanme comenzar describiendo el problema:

Su laboratorio ha establecido una técnica para examinar la replicación del ADN en un extracto celular. Al extracto de proteína celular, se le agregan nucleótidos, una pequeña cantidad de 32P-dGTP radiomarcado para facilitar la visualización del ADN sintetizado y una molécula de ADN de doble cadena lineal de 4000 pares de bases que contiene un origen de replicación en el medio. Después de permitir que la reacción prosiga durante 30 minutos a 30 °C, se hierve la mezcla para desnaturalizar las proteínas y las hebras de ADN, se separan los componentes en un gel de acrilamida y se detectan los productos de ADN radiomarcados. Esta reacción completa se muestra en el carril 2 del gel en la figura siguiente.

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Problema A:

Realiza el ensayo usted mismo por primera vez sin que nadie más esté en el laboratorio. El tubo etiquetado como "mezcla de nucleótidos" solo tiene suficiente para una sola reacción, pero encuentra un tubo con una etiqueta que dice "dATP, dTTP, dGTP, dCTP" y lo usa en una segunda reacción. Encontrará que la primera reacción se parece al carril 2 y la segunda reacción se parece al carril 3. ¿Por qué no se sintetizó ADN en la segunda reacción?

Mi respuesta:

Porque los trifosfatos de desoxirribosa no tienen un grupo –OH para unirse. Esencialmente no puedes construir con ellos.

Problema B:

Su compañero de laboratorio aisló recientemente una cepa mutante que puede replicar su ADN normalmente a 30 °C pero no exhibe replicación de ADN a 40 °C. Él llama al mutante tsr1, por Replicación sensible a la temperatura. La cepa de tipo salvaje se replica eficientemente a ambas temperaturas. Usted cree que puede usar el ensayo bioquímico de extractos celulares para identificar qué genes son defectuosos en el mutante. Cultiva células de tipo salvaje y células tsr1 a 40 °C, elabora los extractos, incuba la reacción de replicación del ADN a 40 °C y detecta los productos en un gel. Observa el patrón que se muestra en los carriles 4 y 5. Está tan entusiasmado con los resultados que corre a su compañero de laboratorio y le dice que sabe qué enzima es defectuosa. Está encantado con sus resultados, pero dice que hay tres enzimas diferentes que pueden explicar sus resultados. ¿Qué son?

Estoy 100% perdido en esto.

Entiendo por la figura que el tipo salvaje a 40 grados tiene 4000 nucleótidos, por lo que no se corta. El mutante, trs1, se está cortando uno en dos rebanadas de 2000 y una de estas rebanadas se ha cortado en rebanadas de 500. ¿Estoy entendiendo esto correctamente? Tampoco entiendo por qué la línea 500 es tan gruesa en comparación con las demás.

De todos modos, me siento realmente confundido con esto. He estado aprendiendo sobre la secuenciación de Sanger y tiene 100% sentido con ddXTP agregado a la mezcla para ver la duración de cada secuencia y, por lo tanto, poder leer la secuencia, pero ni siquiera estoy seguro de si eso es lo que está sucediendo aquí.

El título de la pregunta es un poco engañoso ya que el problema o la pregunta que ha detallado no es realmente un problema de secuencia.

Respuestas (1)

Aunque usted, o el problema, no se aclaró, en mi respuesta asumo que trabaja con un sistema eucariota, aunque el principio de replicación es el mismo.

Los dNTP tienen un grupo OH en su tercer átomo de carbono (por ejemplo, consulte esta página wiki para dCTP), así que no creo que ese sea el problema aquí. Mi conjetura es que el primer tubo contiene el GTP marcado con radio y el segundo no, por lo que incluso el ADN está allí, no puede verlo, aunque la pregunta específicamente preguntaba por qué no se sintetizó el ADN, mi opinión es que es una pregunta difícil. para confundirte

Para el segundo problema, necesitamos profundizar un poco en el proceso de replicación:

En la horquilla de replicación, las dos cadenas se sintetizan de manera diferente. La llamada hebra principal se fabrica continuamente, sin interrupciones, sin embargo, la otra hebra, la llamada hebra rezagada, se sintetiza ligando pequeños fragmentos, también conocidos como fragmentos de Okazaki. Estos pequeños fragmentos requieren sus propios cebadores de ARN que deben eliminarse después de que se realiza la síntesis. Ahora, dado que el origen de la replicación está en el medio y la replicación puede proceder en ambos sentidos, en un fragmento lineal como el suyo puede obtener dos fragmentos de 2000 pb de las dos cadenas principales. ¿Sería un ADN circular? Entonces aún podría obtener fragmentos de 4 kbp ya que la replicación podría dar la vuelta al círculo de ADN. Los fragmentos más pequeños de 500 pb que son bastante abundantes en el carril tsr1 son los fragmentos que no se pueden ligar. Dicho esto, debo admitir que los fragmentos de Okazaki de 500 pb serían atípicos para los eucariotas (lo habitual es alrededor de 100-200 pb). Así que las enzimas responsables de esto podrían ser:

Ligasa de ADN: la responsable de ligar (unir) los fragmentos de la hebra rezagada. Polimerasa delta (Pol δ): que es responsable de la síntesis de la hebra retrasada y la eliminación del cebador; en este caso, la función de eliminación del cebador podría ser defectuosa, lo que hace que los cebadores permanezcan en el ADN y no se pueda producir la síntesis y la ligadura completas. La última proteína, aunque no es del todo una enzima, es el complejo de abrazadera de ADN (PCNA). Este complejo estabiliza la polimerasa a ADN, pero al llegar a un fragmento anterior la polimerasa debe disociarse. Pero si la abrazadera es disfuncional, la polimerasa se atasca en el extremo del fragmento, por lo que no puede ocurrir la eliminación del cebador ni la ligadura.

Si necesita más información, lea esta página wiki .

No es necesario suponer un sistema eucariota. El principio es el mismo para las procariotas también (los fragmentos de Okazaki son más largos en las procariotas aunque ~2000nt).
sí lo es. Lo dijo solo para indicar mi lógica en la respuesta. Dicho esto, los fragmentos de 2 kb podrían ser fácilmente fragmentos de Okazaki de un sistema procariótico, pero ¿qué pasa con los fragmentos de 500 pb? Además, si se requieren enzimas explícitas para la respuesta, debe saber qué sistema utiliza el ensayo. Voy a editar mi respuesta para indicar que el principio es el mismo tanto para eucariotas como para procariotas.