La velocidad y la tasa de error de la síntesis de ADN están influenciadas por la estructura tridimensional del ADN. Utilizando datos de secuenciación de ADN de genoma de "tercera generación", un equipo de investigadores de Penn State y la Academia Checa de Ciencias demostró queDe hecho, las secuencias con el potencial de formar conformaciones de ADN inusuales, frecuentemente asociadas con cáncer y enfermedades neurológicas, pueden ralentizar o acelerar el proceso de síntesis de ADN y causar más o menos errores de secuenciación. Un artículo que describe el estudio aparece en línea en la revista Investigación del genoma .
"Hemos estado interesados durante mucho tiempo en tratar de comprender los factores que afectan la variación en las tasas de mutación en todo el genoma", dijo Kateryna Makova, profesora de biología Pentz en Penn State y uno de los líderes del equipo de investigación."Las secuencias que pueden formar ADN no B, que forman estructuras distintas de la doble hélice derecha diestra con diez bases por turno ADN B, constituyen aproximadamente el 13 por ciento del genoma humano y juegan muchos papeles importantes en la célulafunciones, incluida la regulación génica y la protección de los telómeros, las secuencias que cubren y estabilizan los extremos de los cromosomas. Debido a que estas regiones también están asociadas con muchas enfermedades humanas, nos interesó ver si tenían algún impacto en la velocidad de la síntesis de ADNreacción - también llamada "polimerización" - y en sus tasas de error "
el ADN no B incluye secuencias con secuencias del nucleótido "G", guanina, que puede formar estructuras G-quadruplex; regiones ricas en "A", que pueden causar la flexión de la hélice; y repeticiones en tándem cortas - regiones con el mismomotivos de uno a seis nucleótidos repetidos una y otra vez por ejemplo, GATA GATA GATA ... - que pueden formar hebras deslizadas y horquillas. Usando secuenciación de una sola molécula en tiempo real, o SMRT, que rastrea el tiempo entreincorporación de cada nucleótido sucesivo los bloques de construcción de ADN A, T, C o G, durante la secuenciación, los investigadores compararon regiones de ADN no B con ADN B.
"Se pronostica que hay cientos de miles de motivos de secuencia que forman ADN no B en todo el genoma", dijo Wilfried Guiblet, un estudiante graduado en el programa de bioinformática y genómica de Penn State y coautor del artículo."Utilizamos datos del secuenciador SMRT de Pacific Biosciences para comparar los tiempos de incorporación de nucleótidos a lo largo de regiones de ADN no B con las de regiones de ADN B más común". La comparación reveló que algunas formas de ADN no B - G-los cuádruplex, por ejemplo, hicieron que la enzima polimerasa se desacelerara hasta en un 70 por ciento, mientras que otros ADN no B hicieron que la enzima se acelerara.
"Para analizar los datos, desarrollamos una nueva herramienta estadística de Análisis de Datos Funcionales FDA", dijo Francesca Chiaromonte, profesora de estadística en Penn State y otro líder del equipo de investigación. "Esta herramienta contrasta los tiempos de incorporación de nucleótidosen regiones que no son B y B-DNA tratándolas como curvas o funciones matemáticas ". Marzia Cremona, profesora asistente visitante de estadística Bruce Lindsay en Penn State y otra coautora del artículo, fue instrumental en el desarrollo de la nueva herramienta yrealizar el análisis estadístico. Un paquete de software que implementa el procedimiento de prueba ahora está disponible públicamente.
Además de los cambios en los tiempos de incorporación de nucleótidos, los investigadores también notaron que las tasas de error del secuenciador aumentaron en algunos tipos de regiones de ADN no B, por ejemplo en motivos G-quadruplex. En estas regiones, las tasas de error aumentadas se alinearoncon una mayor variación de la secuencia de ADN entre humanos utilizando datos del "Proyecto 1000 Genomas", así como una mayor divergencia entre humanos y orangutanes.
"Para realizar la secuenciación, SMRT usa una enzima llamada polimerasa, similar a la célula que usa polimerasas para replicar el ADN", dijo Makova. "Parece probable que el mismo fenómeno que está causando la mayor tasa de error en el secuenciador también esté causandoEl aumento que vemos en la variación humana y la divergencia del orangután. Comprender cómo la estructura del ADN no B afecta las tasas de mutación es extremadamente interesante desde el punto de vista de la evolución del genoma, y también porque estas regiones se han implicado en enfermedades humanas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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