Nulômeros - Nullomers
Nulômeros são sequências curtas de DNA que não ocorrem no genoma de uma espécie (por exemplo, humanos), embora sejam teoricamente possíveis. Os nulômeros devem estar sob pressão seletiva - por exemplo, podem ser tóxicos para a célula. Foi demonstrado que alguns nulômeros são úteis para tratar leucemia , câncer de mama e de próstata . Eles não são úteis em células saudáveis porque as células normais se adaptam e se tornam imunes a eles. Nullômeros também estão sendo desenvolvidos para uso como tags de DNA para evitar contaminação cruzada ao analisar o material da cena do crime .
Fundo
Nulômeros estão naturalmente disponíveis, mas sequências de DNA potencialmente não utilizadas . A determinação dessas sequências "proibidas" pode melhorar a compreensão das regras básicas que governam a evolução da sequência . O sequenciamento de todo o genoma mostrou que há um alto nível de não uniformidade nas sequências genômicas. Quando um códon é artificialmente substituído por um códon sinônimo, geralmente resulta em uma mudança letal e morte celular. Acredita-se que isso seja devido ao bloqueio ribossômico e ao término precoce da síntese de proteínas. Por exemplo, tanto AGA quanto CGA codificam para arginina em bactérias; no entanto, as bactérias quase nunca usam AGA e, quando substituído, prova ser letal. Esses enviesamentos de códons foram vistos em todas as espécies e são exemplos de restrições na evolução da sequência . Outras sequências podem ter pressão seletiva; por exemplo, sequências ricas em GG são usadas como sumidouros de sacrifício para danos oxidativos porque os agentes oxidantes são atraídos para regiões com sequências ricas em GG e, em seguida, induzem a quebra da fita . Além disso, foi demonstrado que nulômeros estatisticamente significativos (isto é, sequências curtas ausentes que são altamente esperadas) em genomas de vírus são locais de reconhecimento de restrição, indicando que os vírus provavelmente se livraram desses motivos para facilitar a invasão de hospedeiros bacterianos. O Nullomers Database fornece uma coleção abrangente de sequências ausentes mínimas de centenas de espécies e vírus, bem como proteomas de humanos e camundongos.
Nenhuma ocorrência no Genoma Humano | CGCTCGACGTA, GTCCGAGCGTA, CGACGAACGGT, CCGATACGTCG |
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Uma ocorrência no Genoma Humano | TACGCGCGACA, CGCGACGCATA, TCGGTACGCTA, TCGCGACCGTA, CGATCGTGCGA, CGCGTATCGGT |
Duas ocorrências no Genoma Humano | CGTCGCTCGAA, TCGCGCGAATA, TCGACGCGATA, ATCGTCGACGA, CTACGCGTCGA, CGTATACGCGA, CGATTACGCGA, CGATTCGGCGA, CGACGTACCGT, CGACGAACGAG, CGCGTAATACG, CGCGCTAC |
Três ocorrências no Genoma Humano | CGCGCATAATA, CGACGGCAGTA, CGAATCGCGTA, CGGTCGTACGA, GCGCGTACCGA, CGCGTAATCGA, CGTCGTTCGAC, CCGTCGAACGC, ACGCGCGATAT, CGAACGGTCGT, CGCGTAACGCG, CCGAATACGCG, CATATCGCGCG |
Organismo | 10 bp | 11 bp | 12bp | 13 bp |
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Arabidopsis | 107 | 23646 | 1167012 | 20237388 |
C Elegans | 2 | 7686 | 1152038 | 23339534 |
Frango | 2 | 590 | 131515 | 4722702 |
Chimpanzé | 0 | 136 | 45938 | 2426474 |
Vaca | 0 | 96 | 45060 | 2432554 |
Cão | 0 | 40 | 25217 | 1868964 |
Mosca da fruta | 0 | 206 | 221616 | 12399300 |
Humano | 0 | 80 | 39852 | 2232448 |
Mouse | 0 | 178 | 54383 | 2625646 |
Rato | 0 | 50 | 30708 | 1933220 |
Peixe-zebra | 0 | 2 | 15561 | 2469558 |
Tratamento de Câncer
Os nulômeros têm sido usados como uma abordagem para a descoberta e o desenvolvimento de medicamentos . Os peptídeos de nulômero foram avaliados quanto à ação anticâncer . As sequências ausentes têm caudas curtas de poliarginina adicionadas para aumentar a solubilidade e a absorção pela célula, produzindo peptídeos chamados PolyArgNulloPs. Uma sequência bem-sucedida, RRRRRNWMWC, demonstrou ter efeitos letais no câncer de mama e de próstata . Ele danificou as mitocôndrias , aumentando a produção de ROS , o que reduziu a produção de ATP , levando à inibição do crescimento celular e morte celular . As células normais mostram uma sensibilidade diminuída a PolyArgNulloPs ao longo do tempo.
forense
A transferência acidental de material biológico contendo DNA pode produzir resultados enganosos. Esta é uma consideração particularmente importante em laboratórios forenses e criminais, onde erros podem fazer com que uma pessoa inocente seja condenada por um crime. Não havia como detectar se uma amostra de referência foi rotulada incorretamente como evidência ou se uma amostra forense está contaminada, mas um código de barras de nulômero pode ser adicionado às amostras de referência para distingui-las das evidências na análise. A marcação pode ser realizada durante a coleta de amostra sem afetar o genótipo ou os resultados de quantificação. O papel de filtro impregnado com vários nulômeros pode ser usado para absorver e armazenar amostras de DNA de uma cena de crime, tornando a tecnologia simples e eficaz. A marcação com nulômeros pode ser detectada - mesmo quando diluída em um milhão de vezes e derramada em evidências, essas etiquetas ainda são detectadas com clareza. A marcação desta forma apóia as recomendações do National Research Council sobre o controle de qualidade para reduzir fraudes e erros.