Monthly Archives: enero 2021

14
enero

Localizar palindromos en el ARN y ADN monocatenario

En el ADN de una sola cadena y también en el ARN también existen secuencias palindrómicas

En este caso, la situación es un poco más compleja, sobre todo porque los palíndromos acostumbran a ser interrumpidos en la mayoría de los casos y, además, sus posiciones pueden estar muy alejadas unos de otros. De todas formas,  la estrategia indicada en el post del blog anterior  nos vale igualmente para localizarlos.

Igualmente pasaríamos a realizar la misma operación inicial: la de elaborar la secuencia complementaria a la secuencia dada .

Secuencia original en sus posiciones (5´a 3´)

Elaboramos la secuencia complementaria con sus posiciones (5´a 3´)

Superponemos ambas secuencias

Al ver las coincidencias de secuencias, nos damos cuenta de que también se trata de una secuencia palíndromo interrumpido de 5 y 5 pares de bases separado por otra secuencia intermedia de 7 nucleótidos.

Al ser una secuencia monocatenaria (la secuencia original) será ésta únicamente la que tendremos en cuenta y según el modo anterior habremos localizado la existencia de una secuencia palíndromo interrumpido en ella, y la posibilidad de que en esa cadena se forme un bucle de hibridación entre ambas partes de la cadena, dejando una «cabeza » de 7 nucleótidos sin hibridar..

Veamos, a continuación un ejemplo de la existencia de palíndromos en la secuencia de una molécula de ARNt  (77 nucleotidos en color rojo) dónde ya hemos  colocado la secuencia de la hebra complementaria en color azul y también las coincidencias de secuencias que, como observamos no coinciden en sus posiciones como en el ADN de doble cadena.

Las coincidencias encuadradas en gris. Se trata de ver las secuencias palíndromo interrumpidos  en la secuencia original (ej: GAGGG y CCCUC) y otras. Hibridarán entre ellas, y así ir deduciendo la estructura del  ARNt.

En gris más claro, secuencias idénticas en ambas hebras (secuencia AGCU) que no tiene en la misma cadena otra complementaria (tener en cuenta que sólo consideramos la cadena monocatenaria de ARN). . Podría ser –por su estructura- un pequeño palíndromo continuo. Pero no un palíndromo interrumpido. Todas las demás son interrumpidas (01-07) con (67-73); (10-12) con (24-26); (28-32) con (40-44) y (50-54) con (62-66).

Veamos ahora –localizados las secuencias palíndromo-  cómo convertir la estructura lineal inicial con la que tendría realmente si esos tramos hibridaran entre sí. Teniendo en cuenta que la secuencia del ARNt es de una sola hebra (la expresada en rojo, ya que la otra sólo nos ha servido para encontrar los palíndromos).

Empezamos por aquellos palíndromos más próximos, y el nº de nucleótidos de la secuencia ya que la proximidad facilitará la hibridación entre ellos y también la «fuerza» de unión posible:

Veamos la proximidad entre los encontrados:

1.- 01-07 con 67-73 ;  60 nucleótidos de  diferencia lineal y 7 emparejamiemtos de hibridación posibles intracatenarios.

2.-10-12 con 24-26 ;  12 de diferencia lineal  y 3 emparejamientos posibles de hibridación intracatenarios.

3.-28-32 con 40-44 ;  8 de diferencia lineal y 5 emparejamientos posibles de hibridación intracatenarios.

4.- 50-54 con  62-66 ;  8 de de diferencia lineal  y 5 emparejamientos de hibridación intracatenarios)

Conclusiones:

  1. a) La proximidad y el nº de emparejamientos posibles hará que la molécula de ARN -inicialmente lineal- forme inicialmente un bucle de hibridación : 28-32 con 40-44 y que ésta nueva estructura aproxime a otras secuencias palíndromo complementarias para que sea posible una segunda hibridación y sucesivamente.
  2. b) La nueva forma adoptada, después de la primera hibridación,  producirá la hibridación entre 50-54 con 62-66
  3. c) Seguirá la hibridación intracatenaria entre las posiciones 10-12 con 24-26
  4. d) Finalmente las posiciones 01-07 terminarán hibridando con 67-73

TODO ELLO PRODUCIRÁ LA ESTRUCTURA DEL ARNt,  representada en la imagen destacada de este post y en la que puede observarse (rodeadas de un circulo) las 4 hibridaciones intracatenarias de las secuencias palíndromo indicadas.

 

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8
enero

Localizar secuencias palindromo en los acidos nucleicos (En ADN)

 

2.- LOCALIZAR SECUENCIAS PALINDROMO

En el ADN puede pasarnos desapercibidas las secuencias palíndromo, tanto los continuos como los interrumpidos.

Existe una forma (que puede informatizarse) para hacerlo fácil.

1.-En el ADN

Normalmente cuando nos ofrecen una secuencia de ADN, acostumbran a hacerlo ofreciéndonos la secuencia de una sola de las cadenas en dirección 5´a 3´ (rara vez al contrario). Si ésta es larga lo hacen separando de 10 en 10 nucleótidos.

Ej. Secuencia corta:  5´…GTAAGCTTATG…. 3´.

Ej. Secuencia larga: 5´…… TGAATGATGG  ATGGCATGCT  AAGCCCTAAG  TATAGCTGAT  CGCGCTCTAT …… 3´

Tanto en un caso como en el otro, para localizar las secuencias palíndromo,  es necesario  escribir la secuencia de la hebra complementaria en  dirección 5´a 3´, y superponerla a la secuencia dada.

1.- Pongo un ejemplo de  secuencia corta, pero igualmente deberíamos hacerlo con la más larga, sin dejar los espacios entre los grupos de 10:

La complementaria en su misma dirección se obtendría partiendo del último nucleótido de esa secuencia dada y poniendo el complementario en primer lugar. Ultimo con primero (asignándole la posición correspondiente a la secuencia original), penúltimo con segundo, antepenúltimo con tercer y así sucesivamente… Así construimos la secuencia complementaria en la misma dirección que la primera ( de 5´a 3´), tal como mostramos en la imágen adjunta a continuación.

…….y así sucesivamente

La hebra complementaria a su misma dirección quedariá del siguiente modo:

Se trata ahora de superponer ambas secuencias y comprobamos

Si existe coincidencia en varias (2 o más) de las posiciones seguidas habrá una secuencia palíndromo. Vemos que, en este caso,  hay una repetición de 4 nucleótidos iguales en ambas y abarca el mismo intervalo de posiciones de la secuencia de ADN. Es una secuencia palíndromo continuo de 4 nucleótidos en posición de 5ª a 8ª posición.

2.- Otro ejemplo:

Su complementaria en la misma dirección:

Al superponerlas:Vemos que coinciden 2 tramos separados por un tramo no coincidente. Se trata de un solo palíndromo interrumpido ya que ambos son complementarios y, además en este caso coincidentes,  en la secuencia de los 2 tramos. Si fuesen secuencias diferentes o no complementarios serían 2 palíndromos continuos diferentes. Se observa que hay coincidencia de secuencia y también de los intervalos de ambos tramos. Se trataría de un palíndromo interrumpido, ya que la 2ª es complementaria simétrica a la primera, aunque ambas coinciden pero no tiene por qué suceder esa igualdad. Si no fuesen complementarias, se trataría de 2 palíndromos continuos diferentes.

3.- En ocasiones , las secuencias palíndromo no coinciden exactamente al superponerlas, pero sí se corresponden las posiciones  de los nucleótidos de ambas cadenas.

Por ejemplo:

Se observa  que en el ADN de doble cadena es condición necesaria la coincidencia en las posiciones de los tramos palíndromo. En el caso de este ejemplo, se trataría de un palíndromo interrumpido ya que es segundo tramo es simétricamente complementario al primero. Si eso no sucediese, serían 2 tramos palíndromo continuos diferentes.

Como vemos, y en conclusión, se trata de realizar ese sencillo «truco» para localizarlas. ¡Fácil!

 

 

 

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8
enero

Cómo construir secuencias palindrómicas

Imagínese vd. que nos piden que escribamos la secuencia de un palíndromo cualquiera del ADN, por ejemplo de 16 pares de bases, 20,40,…. Posiblemente quedará perplejo, no sabiendo cómo empezar.  Aquí vamos a describir una forma sencilla de hacerlo.

En diferentes post anteriores de este mismo blog (Secuencias del ADN: palíndromos 1,2,3 y Matemáticas y ADN 2,3 y 4) nos hemos ocupado de diferentes aspectos de dichas secuencias. En este post y posteriores,  vamos a intentar explicar 2 aspectos más ,aunque ya esbozados en los mencionados post anteriores: el primer aspecto  del que nos ocuparemos  en este post es

1.- Cómo podemos construir o elaborar sobre el papel una secuencia palíndromo, sea ésta continua o interrumpida.

2.- El segundo , del que trataremos en posteriores entradas,  es: cómo localizar en una secuencia o  fragmento de cualquier ácido nucleico la existencia de secuencias palíndromo tanto continuos como interrumpidos.

1.-CONSTRUCCIÓN (Elaboración)

1.a.- Pongamos un ejemplo de palíndromo continuo de 8 nucleótidos. Empezamos por su mitadlos 4 primeros colocándolos por el orden que nos dé la gana (o sea, al azar).

Y continuamos colocando los nucleótidos complementarios y simétricamente a los de las 4 primeras posiciones. (4ª con 5ª; 3ª con 6ª; 2ª con 7ª y 1ª con 8ª), tal como se indica en la imágen destacada de este post.

En la hebra complementaria a ésta y en su  dirección 5´a 3´, la secuencia sería igual a la que hemos elaborado: que es lo que caracteriza a una secuencia palíndromo.

Vemos que en la otra hebra en dirección 5´a 3´coincide con la primera en todas sus posiciones

Otra conclusión que podemos obtener es que en los palíndromos continuos el nº de nucleótidos de su secuencia tiene que ser un número par, ya que repite una parte y otra del mismo tamaño. (Al multiplicar por 2, siempre el resultado es un nº par)

Como el nº de combinaciones posibles de los 4 primeros puede ser cualquiera, tendremos 44 = 256 posibles secuencias palíndromo de tamaño  8.  Los 4 siguientes, hasta completar los 8,  sólo pueden ser una sola combinación dependiente de la sección de los primeros 4.

1.b.- Para palíndromos discontinuos  o interrumpidos, procedemos del mismo modo, pero dejando en el medio una secuencia del nº de nucleótidos que queramos, pero teniendo en cuenta que tenemos que impedir alargar el palíndromo si colocamos los mismos nucleótidos en las posiciones adyacentes a la secuencia. Una forma de que esto no ocurra es la de colocar adyacente a la parte primera A ó T y adyacente a la segunda parte G ó C. De este modo nunca alargaremos el palíndromo.

Como en el caso siguiente en el que la secuencia del palíndromo interrumpido se encuentra con fondo gris.

En este caso, al no tener en cuenta lo anteriormente expuesto, hemos alargado el palíndromo.

En este caso, el palíndromo interrumpido de 8 pares de bases (4 y 4) se convierte en otro de 10 pares de bases (5 y 5).

Así,  si queremos un palíndromo interrumpido de 8 unidades separado por una secuencia de 5, éste podría ser uno de ellos. Basta con colocar adyacentes a la secuencia 1 par de bases diferentes entre sí (color azul).

O cualquier otro en que los nucleótidos adyacentes al palíndromo no fuesen complementariamente  simétricos.

Sirviéndonos de los ejemplos expuestos, podremos representar cualquier secuencia palíndromo (continuos o interrumpidos),  con el nº de pares de bases que nos soliciten.

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