Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Dr. Aulus Barbosa Quais as ferramentas básicas para se isolar genes? Endonucleases de Restrição Transcriptase reversa Eletroforese em gel PCR Vetores plasmidiais Transformação de células Purificação de plasmídeos Bibliotecas de ácidos nucleicos Endonucleases de restrição • Cortam o DNA em sequências específicas • Sistema imune de bactérias – 1950, 1962 • Primeira endonuclease isolada – 1970 Haemophilus influenzae – HindII GTPyPuAC • Tipos de endonucleases de restrição Tipo 1 – atividade de restrição e modificação Tipo 2 - atividade de restrição, cortam de maneira previsível ao lado do sítio de reconhecimento, necessitam somente de Mg++ como cofator. Tipo 3 - atividade de restrição e modificação • Nucleases Tipo 2 Mais de 200 tipos conhecidos Reconhecem de 4 a 8 nucleotídeos Sequencias palindromicas http://highered.mcgraw- hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::535::535::/sites/dl/free/0072437316/120078/bio37.swf::Restriction%20Endonucleases http://highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::535::535::/sites/dl/free/0072437316/120078/bio37.swf::Restriction Endonucleases Enzyme Source Recognition Sequence Cut EcoRI Escherichia coli 5'GAATTC 3'CTTAAG 5'---G AATTC---3' 3'---CTTAA G---5' BamHI Bacillus amyloliquefaciens 5'GGATCC 3'CCTAGG 5'---G GATCC---3' 3'---CCTAG G---5' HindIII Haemophilus influenzae 5'AAGCTT 3'TTCGAA 5'---A AGCTT---3' 3'---TTCGA A---5' TaqI Thermus aquaticus 5'TCGA 3'AGCT 5'---T CGA---3' 3'---AGC T---5' NotI Nocardia otitidis 5'GCGGCCGC 3'CGCCGGCG 5'---GC GGCCGC--- 3' 3'---CGCCGG CG- --5' HinfI Haemophilus influenzae 5'GANTCA 3'CTNAGT 5'---G ANTC---3' 3'---CTNA G---5' Sau3A Staphylococcus aureus 5'GATC 3'CTAG 5'--- GATC---3' 3'---CTAG ---5' PovII* Proteus vulgaris 5'CAGCTG 3'GTCGAC 5'---CAG CTG---3' 3'---GTC GAC---5' SmaI* Serratia marcescens 5'CCCGGG 3'GGGCCC 5'---CCC GGG---3' 3'---GGG CCC---5' HaeIII* Haemophilus aegyptius 5'GGCC 3'CCGG 5'---GG CC---3' 3'---CC GG---5' HgaI[47] Haemophilus gallinarum 5'GACGC 3'CTGCG 5'---NN NN---3' 3'---NN NN---5' AluI* Arthrobacter luteus 5'AGCT 3'TCGA 5'---AG CT---3' 3'---TC GA---5' http://en.wikipedia.org/wiki/EcoRI http://en.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli http://en.wikipedia.org/wiki/BamHI http://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_amyloliquefaciens http://en.wikipedia.org/wiki/HindIII http://en.wikipedia.org/wiki/Haemophilus_influenzae http://en.wikipedia.org/wiki/TaqI http://en.wikipedia.org/wiki/Thermus_aquaticus http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=NotI&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nocardia_otitidis&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=HinfI&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/wiki/Haemophilus_influenzae http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sau3A&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/wiki/Staphylococcus_aureus http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=PovII&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/wiki/Proteus_vulgaris http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=SmaI&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/wiki/Serratia_marcescens http://en.wikipedia.org/wiki/HaeIII http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Haemophilus_aegyptius&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=HgaI&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/wiki/Restriction_enzyme http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Haemophilus_gallinarum&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=AluI&action=edit&redlink=1 http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Arthrobacter_luteus&action=edit&redlink=1 Programas de computador podem ser usados para detectar sítios de restrição em sequências de DNA NEB Cutter http://tools.neb.com/NEBcutter2/ http://tools.neb.com/NEBcutter2/ Desenvolvida em 1983 por Kary Mullis Rendeu o Prêmio Nobel de Química em 1993. Usava a DNA polimerase de Thermophilus aquaticus – Taq Polimerase Equipamentos necessários para PCR • Termociclador • Micropipetas • Ponteiras • Microtubos • Freezer -20ºC • Vortex Reagentes para PCR • Primers • DNA molde • Tampão • dNTPs • Taq-polimerase Como desenhar primers? • Oligonucleotídeos sintéticos • Amplicons de 100 a 1000 pb • Primer forward – início do gene • Primer Reverse – fim do gene • Os primers são escritos no sentido 5´- 3´ Ex: Primers para amplificar o gene vif p23 de HIV Ferramenta para fazer o primer reverse http://www.vivo.colostate.edu/molkit/manip/index.html http://www.vivo.colostate.edu/molkit/manip/index.html >gi|145337680|ref|NM_106412.3| Arabidopsis thaliana ethylene- responsive transcription factor ERF013 mRNA, complete cds CTCATATTCCCAACACTTGTTCAAGCATATCTAAGTCAATAACAACATTACAACATAACATGGTG AAACAAGAACTCAAGATCCAAGTTACTACTTCCTCATCATCACTCTCTCATTCTTCATCTTCTTC TTCTTCTTCAACGTCGGCACTACGTCATCAATCTTGTAAGAACAAGATAAAGAAGTATAAAGGTG TGAGGATGCGAAGTTGGGGATCATGGGTTACTGAAATTAGGGCACCAAATCAAAAGACAAGAATC TGGTTAGGTTCTTACTCCACCGCAGAAGCAGCTGCTAGGGCTTACGACGCTGCTCTCTTGTGTCT TAAGGGACCTAAAGCTAATCTCAACTTCCCTAACATCACCACTACTTCTCCTTTTCTTATGAACA TCGACGAAAAGACCCTTTTGTCCCCAAAATCAATCCAAAAGGTCGCCGCTCAAGCCGCTAACTCC TCTTCTGACCATTTTACCCCTCCGTCCGATGAAAATGATCATGATCATGATGACGGACTCGATCA CCATCCATCTGCTTCTTCTTCAGCTGCATCTTCACCACCAGATGATGATCATCATAATGATGACG ATGGTGATTTGGTATCGTTGATGGAATCTTTCGTGGATTACAACGAACACGTGTCTCTGATGGAT CCATCGCTGTATGAATTTGGACATAATGAGATCTTCTTCACCAACGGAGATCCGTTTGATTATTC TCCACAGTTACATAGCTCAGAGGCAACGATGGATGACTTCTACGACGATGTTGATATTCCGCTAT GGAGTTTCAGTTAATCCAACGGTCCATATTATTATACTACGAAACACTTTTAATTCACATTATTT CATTTAATTTATTCTTTCAATTCATATTATTCGTCCTTGTTGTTTCGTTATGTATTAAATATACA CACACTAATTTAAGAAGATCACATGGACT Primer Foward – CTCATATTCCCAACACTT Primer Reverse - AGTCCATGTGATCTTCTT Como saber se o primer está bom? • Calcular a Tm – temperatura de anelamento • Verificar a ocorrência de hairpins e Primer-Dimer • Ferramenta – Oligo analyser http://www.idtdna.com/analyzer/applications/oligoanalyzer/ Hairpins Dimers http://www.idtdna.com/analyzer/applications/oligoanalyzer/ É possível desenhar primers sem ter a sequência? • Usando sequências de organismos geneticamente próximos e procurando uma região conservada no gene de interesse • Códigos para primers degenerados R – A,C Y – C,T M – A,C K – G,T S – C,G W – A,T H – A,C,T B – C,G,T V – A,C,G D – A,G,T N – A,C,G,T Como montar uma reação? • 1 μL of 1 ng/μL lambda DNA (final amount = 1 ng). • 1 μL of 50 μM forward PCR primer (final concentration = 1 μM). • 1 μL of 50 μM reverse PCR primer (final concentration = 1 μM). • 5 μL of 25 mM MgCl2 (final concentration = 2.5 mM). • 4 μL of 2.5 mM dNTPs (final concentration = 200 μM). • 5 μL of 10× PCR buffer (final concentration = 1×). • 0.25 μL of 5 U/μL Taq DNA polymerase (final amount = 1.25 U). Como programar o termociclador? • 95ºC – 5 min • 95ºC – 1 min • 45 – 60ºC – 30 seg Repetir 25 a 35 vezes • 72ºC – 20 seg a 1 min • 72ºC – 5 min • 4ºC Tipos de PCR • PCR • RT-PCR Usa a transcriptase reversa para amplificar mRNA • RACE PCR - Rapid Amplification of cDNA Ends Liga adaptadores no cDNA dupla fita para amplificar todo o gene de interesse 5´ RACE PCR 3´ RACE PCR • NESTED PCR Utiliza duas PCRs em sequência, a segunda amplificando uma região interna a primeira PCR. • Touchdown PCR Utiliza um programa que ao passar dos ciclos vai reduzindo a temperatura de anelamento da reação. 5´ RACE PCR 3´ RACE PCR NESTED PCR Eletroforese em Gel • Desenvolvida em 1970 – Daniel Nathans Poliacrilamida Separava fragmentos de até 1000 pb DNA marcado radioativamente • Joseph Sambrook – Cold Spring Harbor Laboratory - 1973 Agarose Separava fragementos de 100 a mais de 50.000 Coloração com brometo de etídio – detecta até 5 ng de DNA (0,000000005g) http://www.biomolweb.kit.net/eletoforese.swf Vetores plasmidiais • Usados para carregar sequencias de DNA para uma célula hospedeira• Apresentam de 1000 a 200.000 pb • DNA Circular • Origem de replicação – ORI • Genes de resistência a antibióticos Seleção das células transformadas >pGEM-T Easy Vector, 3016 bp GGGCGAATTGGGCCCGACGTCGCATGCTCCCGGCCGCCATGGCGGCCGCGGGAATTCGATnATCACTAGTGAATTCGCGGCCGCCTGCAGGTC GACCATATGGGAGAGCTCCCAACGCGTTGGATGCATAGCTTGAGTATTCTATAGTGTCACCTAAATAGCTTGGCGTAATCATGGTCATAGCTG TTTCCTGTGTGAAATTGTTATCCGCTCACAATTCCACACAACATACGAGCCGGAAGCATAAAGTGTAAAGCCTGGGGTGCCTAATGAGTGAGC TAACTCACATTAATTGCGTTGCGCTCACTGCCCGCTTTCCAGTCGGGAAACCTGTCGTGCCAGCTGCATTAATGAATCGGCCAACGCGCGGGG AGAGGCGGTTTGCGTATTGGGCGCTCTTCCGCTTCCTCGCTCACTGACTCGCTGCGCTCGGTCGTTCGGCTGCGGCGAGCGGTATCAGCTCAC TCAAAGGCGGTAATACGGTTATCCACAGAATCAGGGGATAACGCAGGAAAGAACATGTGAGCAAAAGGCCAGCAAAAGGCCAGGAACCGTAAA AAGGCCGCGTTGCTGGCGTTTTTCCATAGGCTCCGCCCCCCTGACGAGCATCACAAAAATCGACGCTCAAGTCAGAGGTGGCGAAACCCGACA GGACTATAAAGATACCAGGCGTTTCCCCCTGGAAGCTCCCTCGTGCGCTCTCCTGTTCCGACCCTGCCGCTTACCGGATACCTGTCCGCCTTT CTCCCTTCGGGAAGCGTGGCGCTTTCTCATAGCTCACGCTGTAGGTATCTCAGTTCGGTGTAGGTCGTTCGCTCCAAGCTGGGCTGTGTGCAC GAACCCCCCGTTCAGCCCGACCGCTGCGCCTTATCCGGTAACTATCGTCTTGAGTCCAACCCGGTAAGACACGACTTATCGCCACTGGCAGCA GCCACTGGTAACAGGATTAGCAGAGCGAGGTATGTAGGCGGTGCTACAGAGTTCTTGAAGTGGTGGCCTAACTACGGCTACACTAGAAGAACA GTATTTGGTATCTGCGCTCTGCTGAAGCCAGTTACCTTCGGAAAAAGAGTTGGTAGCTCTTGATCCGGCAAACAAACCACCGCTGGTAGCGGT GGTTTTTTTGTTTGCAAGCAGCAGATTACGCGCAGAAAAAAAGGATCTCAAGAAGATCCTTTGATCTTTTCTACGGGGTCTGACGCTCAGTGG AACGAAAACTCACGTTAAGGGATTTTGGTCATGAGATTATCAAAAAGGATCTTCACCTAGATCCTTTTAAATTAAAAATGAAGTTTTAAATCA ATCTAAAGTATATATGAGTAAACTTGGTCTGACAGTTACCAATGCTTAATCAGTGAGGCACCTATCTCAGCGATCTGTCTATTTCGTTCATCC ATAGTTGCCTGACTCCCCGTCGTGTAGATAACTACGATACGGGAGGGCTTACCATCTGGCCCCAGTGCTGCAATGATACCGCGAGACCCACGC TCACCGGCTCCAGATTTATCAGCAATAAACCAGCCAGCCGGAAGGGCCGAGCGCAGAAGTGGTCCTGCAACTTTATCCGCCTCCATCCAGTCT ATTAATTGTTGCCGGGAAGCTAGAGTAAGTAGTTCGCCAGTTAATAGTTTGCGCAACGTTGTTGCCATTGCTACAGGCATCGTGGTGTCACGC TCGTCGTTTGGTATGGCTTCATTCAGCTCCGGTTCCCAACGATCAAGGCGAGTTACATGATCCCCCATGTTGTGCAAAAAAGCGGTTAGCTCC TTCGGTCCTCCGATCGTTGTCAGAAGTAAGTTGGCCGCAGTGTTATCACTCATGGTTATGGCAGCACTGCATAATTCTCTTACTGTCATGCCA TCCGTAAGATGCTTTTCTGTGACTGGTGAGTACTCAACCAAGTCATTCTGAGAATAGTGTATGCGGCGACCGAGTTGCTCTTGCCCGGCGTCA ATACGGGATAATACCGCGCCACATAGCAGAACTTTAAAAGTGCTCATCATTGGAAAACGTTCTTCGGGGCGAAAACTCTCAAGGATCTTACCG CTGTTGAGATCCAGTTCGATGTAACCCACTCGTGCACCCAACTGATCTTCAGCATCTTTTACTTTCACCAGCGTTTCTGGGTGAGCAAAAACA GGAAGGCAAAATGCCGCAAAAAAGGGAATAAGGGCGACACGGAAATGTTGAATACTCATACTCTTCCTTTTTCAATATTATTGAAGCATTTAT CAGGGTTATTGTCTCATGAGCGGATACATATTTGAATGTATTTAGAAAAATAAACAAATAGGGGTTCCGCGCACATTTCCCCGAAAAGTGCCA CCTGATGCGGTGTGAAATACCGCACAGATGCGTAAGGAGAAAATACCGCATCAGGAAATTGTAAGCGTTAATATTTTGTTAAAATTCGCGTTA AATTTTTGTTAAATCAGCTCATTTTTTAACCAATAGGCCGAAATCGGCAAAATCCCTTATAAATCAAAAGAATAGACCGAGATAGGGTTGAGT GTTGTTCCAGTTTGGAACAAGAGTCCACTATTAAAGAACGTGGACTCCAACGTCAAAGGGCGAAAAACCGTCTATCAGGGCGATGGCCCACTA CGTGAACCATCACCCTAATCAAGTTTTTTGGGGTCGAGGTGCCGTAAAGCACTAAATCGGAACCCTAAAGGGAGCCCCCGATTTAGAGCTTGA CGGGGAAAGCCGGCGAACGTGGCGAGAAAGGAAGGGAAGAAAGCGAAAGGAGCGGGCGCTAGGGCGCTGGCAAGTGTAGCGGTCACGCTGCGC GTAACCACCACACCCGCCGCGCTTAATGCGCCGCTACAGGGCGCGTCCATTCGCCATTCAGGCTGCGCAACTGTTGGGAAGGGCGATCGGTGC GGGCCTCTTCGCTATTACGCCAGCTGGCGAAAGGGGGATGTGCTGCAAGGCGATTAAGTTGGGTAACGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGACGTT GTAAAACGACGGCCAGTGAATTGTAATACGACTCACTATA Como ligar genes em plasmídeos • Enzimas de restrição • DNA • Plasmídeo • DNA Ligase Transformação de células • Introdução do DNA em células hospedeiras Organismo hospedeiro Vetor com sequencias para replicação no organismo Seleção das células transformadas • Escherichia coli Replicação a cada 22 minutos 11 horas – 30 gerações – 1 bilhão de células Transformação de células • Transformação por choque térmico. CaCl2 – Ca ++ 105 a 107 transformantes por micrograma de plasmídio Outros íons também podem ser usados – Mn++, K+ e Co++ É provável que as células estejam mais competentes na fase log pois o DNA pode entrar através de poros nas zonas de adesão. Dificilmente transforma DNAs maiores que 15 kb Transformação de células • Transformação por eletroporação Crescimento de células até fase log. Lavagem das bactérias com água pura ou deionizada. Fragmentos de DNA maiores podem ser eletroporados – até 1000 kb. Extração dos plasmídeos recombinantes • Miniprep, midiprep ou maxiprep? Miniprep – até 5 ml Midiprep – 15 a 25 ml Maxiprep – 100 a 200 ml DNA Plasmid Miniprep Protocol 1. Pick single colony and inoculate 5 ml of LB broth containing 200 g/l ampicillin or 1mg/5ml. Optional: Use a 15ml conical tube with a loosened cap and a piece of tape to hold it in place. Shake at 250 RPM 37oC overnight. 2. Centrifuge 1.5mL cells in 1.5 mL Eppendorf tube at top speed for 1 minute. Aspirate supernatant. 3. Resuspend cell pellet in 100 ul of GTE buffer (50 mM Glucose, 25 mM Tris-Cl, 10 mM EDTA, pH 8). Vortex gently if necessary. 4. Add 200 ul of NaOH/SDS lysis solution (0.2 M NaOH, 1% SDS). Invert tube 6-8 times. 5. IMMEDIATELY add 150 ul of 5 M potassium acetate solution (pH 4.8). This solution neutralizes NaOH in the previous lysis step while precipitating the genomic DNA and SDS in an insoluble white, rubbery precipitate. Spin at top speed 1 min. 6. Transfer supernatant to new tube, being careful not to pick up any white flakes. Precipitate the nucleic acids with 0.5mL of isopropanol on ice for 10 minutes and centrifuge at top speed for 1 minute. 7. Aspirate off all the isopropanol supernatant. Dissolve the pellet in 0.4 ml of TE buffer (10 mM Tris-Cl, 1 mM EDTA, pH 7.5). Add 10ul of RNAse A solution (20 mg/ml stock stored at -20 °C), vortex and incubate at 37 °C for 20 to 30 minutes to digest remaining RNA. 8. Extract proteins from the plasmid DNA using PCIA (phenol/chloroform/isoamyl alcohol) by adding about 0.3 ml. Vortex vigorously for 30 seconds. Centrifuge at full speed for 5 minutes at room temperature. Note organic PCIA layer will be at the bottom of the tube. 9. Remove upper aqueous layer containing the plasmid DNA carefully avoiding the white precipitated protein layer above the PCIA layer, transferring to a clean 1.5 ml epindorf tube. 10. Add 100 ml of 7.5 M ammonium acetate solution and 1 ml of absolute ethanol to precipitate the plasmid DNA on ice for 10 minutes. Centrifuge at full speed for 5 minutes at room temperature. 11. Aspirate off ethanol solution and resuspend or dissolve DNA pellet in 50ul of DNA. Dissolve 5uL in 995ul of water, and spec (blank spectrophotometer to water). The absorbance at 260 nm multiplied by ten is the concentration of the DNA in units of mg/ml for a 1 cm pathlength cuvette (i.e. 50 mg/ml/OD 260nm). http://sosnick.uchicago.edu/LB_broth.html http://sosnick.uchicago.edu/GTE.html http://sosnick.uchicago.edu/NaOH_SDS.html http://sosnick.uchicago.edu/KOAc.html http://sosnick.uchicago.edu/TE.html Seqüênciamento de DNA. Seqüênciamento de DNA. Seqüênciamento de DNA. Seqüênciamento de ultima geração • Roche/454 FLX • Illumina/Solexa Genome Analyzer • Applied Biosystems SOLiDTM System • Helicos HeliscopeTM • Pacific Biosciences SMRT • Piroseqüênciamento •Roche/454 FLX • Genomas completos • Transcritoma • Rápido e eficiente e em constante evolução • 1.200.000 reads de 350 a 450 pb – 10 horas de corrida • 500.000 reads de 100 a 250 pb – 10 horas de corrida • Metodologia do Piroseqüênciamento (GS 454 FLX Titanium) • 3µg de cDNA - Shotgun method (remoção de polyA tails) • Como funciona o Piroseqüênciamento? • Preparação da amostra • Adaptadores • Single-strand bead binding • emPCR Sequenciamento - Ciclos GCTA • Adaptador B – primer • Ciclo 1 – dGTP → Polimerase libera PPi • PPi + APS (Adenosine Phosphosulfate) GCAGGCCT ATP + Luciferina Sulfurilase Oxi-luciferina LuciferaseLuz • Apirase • Deoxyadenosine alfa-thio-triphosphate (dATP·αS) • Lavagem • Ciclo 2 – dCTP • Cada emissão de luz em cada poço é registrada por ciclo de nucleotideo gerando uma foto da placa. • Cadapoço corresponde a um read. Logo 1.200.000 “flowgrams” são gerados por cada corrida de 10 horas, sendo que as fotos em altíssima resolução são armazenadas imediatamente. • A quantidade de informação gerada por corrida é de cerca de 10 Tbytes.
Compartilhar