7.1: ADN

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30 oct 2022
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- 7: Alineación de Secuencias
- 7.2: Alineación de Fuerza Bruta

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Lo mínimo que debes saber sobre la química del ADN y el código genético

En uno de los artículos científicos más importantes jamás publicados, James Watson y Francis Crick, representados en la Fig. $7.2$ , determinó la estructura del ADN usando un alineamiento múltiple de tres secuencias CLUSTAL W (1.83)

modelo molecular dimensional que deja en claro la base química de la herencia. La molécula de ADN consiste en dos hebras enrolladas una alrededor de la otra para formar la ahora famosa doble hélice. Arbitrariamente, una cadena es marcada por el grupo de secuenciación para ser la cadena positiva, y la otra la cadena negativa. Las dos cadenas de la molécula de ADN se unen entre sí por emparejamiento de bases: las bases de una hebra se emparejan con las bases de la otra hebra. La adenina (A) siempre se empareja con timina (T), y la guanina $(\mathrm{G})$ siempre se empareja con citosina $(\mathrm{C}): \mathrm{A}$ con $\mathrm{T}, \mathrm{G}$ con $\mathrm{C}$ . Para el ARN, T se sustituye por uracilo (U). Al leer la secuencia de nucleótidos de una sola hebra, se debe especificar la dirección de lectura, y esto es posible haciendo referencia a los enlaces químicos de la cadena principal del ADN. Por supuesto, solo hay dos direcciones posibles para leer una secuencia lineal de bases, y estas se denotan en cuanto $5^{\prime}-$ a- $3^{\prime}$ y $3^{\prime}-t o-5^{\prime} .$ Es importante destacar que las dos cadenas separadas de la molécula de ADN están orientadas en direcciones opuestas. A continuación se muestra el comienzo de la secuencia codificante de ADN para la proteína de cadena beta de hemoglobina humana discutida anteriormente:

imagen

Es importante darse cuenta de que aquí hay dos secuencias de ADN únicas, y cualquiera de ellas, o incluso ambas, pueden ser codificantes. Leyendo de $5^{\prime}-$ a- $3^{\prime}$ , la secuencia superior inicia 'GTGCACCTG... ', mientras que la secuencia inferior termina'... CAGGTGCAC'. Aquí, solo la secuencia superior codifica para la cadena beta de hemoglobina humana, y la secuencia inferior es no codificante.

Alineación de secuencias por fuerza bruta

Alineación de secuencias mediante programación dinámica

Penalizaciones por apertura de brecha y extensión de brecha

$7.5$ Alineaciones locales

$7.6$ Software

Si tiene en la mano dos o más secuencias que le gustaría alinear, hay una selección de herramientas de software disponibles. Para secuencias relativamente cortas, puede usar el programa LALIGN para alineaciones globales o locales: http://embnet.vital-it.ch/software/LALIGN_form.html

Para secuencias más largas, el software BLAST tiene un sabor que permite la alineación local de dos secuencias:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/bl2seq/wblast2.cgi

Otro software útil para la alineación global de dos o más secuencias de ADN largas es PipMaker

http://pipmaker.bx.psu.edu/pipmaker/

Múltiples alineaciones globales de secuencias proteicas usan ClustalW o T-Coffee:

http://www.clustal.org/

La mayoría de los usuarios de software de alineación de secuencias quieren comparar una secuencia dada con una base de datos de secuencias. El software BLAST es el más utilizado, y viene en varias versiones dependiendo del tipo de secuencia y búsqueda de base de datos que se esté realizando:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/

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