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  1. M.Orozco J.L.Gelpi M.Rueda J.R.Blas

  2. No a la Guerra Curso Universitat de Barcelona –CESCA Xarxa Catalana Bioinformàtica Xarxa catalana de Bioinformàtica

  3. Clase 1: Elementos de estructura

  4. Estructura de proteínas • Estructura de ácidos nucleicos

  5. Estructura de proteínas • Estructura de ácidos nucleicos

  6. Secuencia DNA Gens RNA(m) Proteínas

  7. NIVELES DE ESTRUCTURA • Estructura primaria (secuencia) • Estructura secundaria (hélices) • Estructura terciaria (superhélices,...) • Estructura cuaternaria (complejos,...)

  8. CONSTITUYENTES ESTRUCTURALES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

  9. BASESNITROGENADAS Pirimidinas Purinas

  10. LAS BASES POSEEN UNA HUELLA DACTILAR UNICA BASADA EN SU PAUTA DE PUENTES DE HIDROGENO

  11. EL AZUCAR:RIBO: RNA; DEOXY: DNA

  12. Como regla general,... • Las bases son responsables de delimitar las propiedades de reconocimiento específico del DNA. • El esqueleto de fosforibosa (conformación del azucar, enlaces fosfodiester,...) marcan la flexibilidad conformacional.

  13. El paso entre confórmeros del azucar se da siempre a través de otros especies no planas

  14. CONFORMACION DE LA RIBOSA (PSEUDOROTACION) La transición entre puckerings del azucar se da siguiendo el denominado Círculo Pseudorotacional 360>P>0 para tm constante

  15. La transición C2’endo<->C3’ endo es siempre por O4’endo nunca por O4’exo S<->N por E nunca por W

  16. PUCKERING • Las formas más abundantes en nucleósidos son la N (C3’endo) y la S (C2’endo) • La forma E (O4’endo) se encuentra a veces, pero nunca la W (O4’exo) • Las formas B del DNA presentan puckerings S y en algún caso E. • Las formas A del DNA y el RNA presentan siempre puckerings N

  17. NUCLEOSIDO (base + azucar)

  18. NUCLEOTIDO (base + azucar + fosfato)

  19. ENLACE GLICOSIDICO syn anti

  20. ENLACE GLICOSIDICO • Normalmente los nucleósidos y nucleótidos están en la conformación anti • La Guanosina es el único nucleósido (de los A.N.) con posibilidad de estar en conformación syn • Grupos voluminosos en la posición 8 de la purina pueden forzar la conformación syn.

  21. ENLACE C4’-C5’ gauche-trans gauche-gauche trans-gauche

  22. ENLACE C4’-C5’ • Las tres conformaciones se detectan • La gg parece un poco más estable, pero la diferencia es muy pequeña • El puckering del azucar influye mucho en la conformación del enlace C4’-C5’

  23. EL DNA ES EL FRUTO DE LAS INTERACCIONES DE LOS NUCLEOTIDOS • Interacciones de puente de hidrógeno. • Interacciones de stacking (apilamiento). • Screening (apantallamiento de la repulsión fosfato-fosfato) • Efecto solvatación del agua y contraiones

  24. Apareamientos canónicos (Watson-Crick)

  25. Los apareamientos W.C no son los únicos posibles!

  26. Los apareamientos WC no saturan todas las posibilidades de reconocimientos específicos

  27. Apareamiento d(A:T)

  28. INTERACCIONES DE STACKING • Son interacciones (básicamente de van der Waals) entre anillos aromáticos de las bases nitrogenadas • Intensas, pero menos específicas que los ptes de hidrógeno • Menos dependientes del solvente que los ptes de hidrógeno • Las purina-purina son las más intensas

  29. d(A:T)2 El stacking y el puente de hidrógeno mantienen la estructura de la doble hélice

  30. d(A:T)2 El stacking y el puente de hidrógeno mantienen la estructura de la doble hélice

  31. EL DNA PRESENTA ES UNA HELICE NO PLANA SINO CON PERFILES (SURCOS) LOS SURCOS SON TOTALMENTE DIFERENTES EN EL A- Y EN EL B- DNA

  32. EL DNA PRESENTA ES UNA HELICE NO PLANA SINO CON PERFILES (SURCOS) EN CADA PAR DE BASES SE DEFINEN DOS SURCOS EL MAJOR Y EL MINOR GROOVES GRAN PARTE DE LA REACTIVIDAD ESTA LOCALIZADA EN LOS SURCOS

  33. Diversos fármacos interaccionan específicamente con las bases por el MINOR groove. Muchas proteínas lo hacen por el MAJOR groove.Otros oligonucleótidos pueden hacerlo por el MAJOR groove

  34. LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL DNA ES POLIMORFICA • Depende de la secuencia • Varía con la humedad del medio • Cambia con la fuerza iónica • Depende de la presencia de drogas • Puede ser alterada por la acción de proteínas • Ciertas sales pueden hacerla cambiar

  35. La estructura secundaria nativa del DNA es “siempre” helicoidal • Dobles hélices (A, B, Z) • Triples hélices (d(Pu:Py:Pu); d(Pu:Py:Py)) • Cuadruples hélices (motivo G-DNA)

  36. COMO REGLA GENERAL • El DNA fisiológico adopta la forma dextrógira B • El RNA fisiológico adopta la forma dextrógira A • Los híbridos B:A adoptan la forma dextrógira A

  37. TRIPLES HELICES • Se forman por una tercera cadena de oligonucleótidos reconoce a un duplex. • Los motivos pirimidina (3a cadena poly-Y) son los más conocidos • Se pueden formar con DNA, RNA, PNA,... • Son estructuras que existen in vivo y pueden tener gran impacto biotecnológico y terapéutico

  38. Triplexes motivos pirimidina

  39. LOS TRIPLEX SE FORMAN AL RECONOCER EL SURCO ANCHO UNA CADENA SIMPLE A UN DNA DUPLEX

  40. ES POSIBLE INFLUIR EN LA FUNCIONALIDAD DEL DNA MEDIANTE LA FORMACION DE ESTRUCTURAS HIBRIDAS DNA(T): ANTI-GENE & DNA-RNA: ANTISENSE

  41. TETRAPLEXES: G-DNA • Se forman fundamentalmente en secuencias ricas en poly(G) • Claves para la estabilización de los telómeros • Una de las dianas más prometedoras en tratamiento antineoplásico.

  42. El G-DNA SE FORMA POR LA INTERACCION EN EL PLANO DE 4 GUANINAS. LA REPETICIÓN DE ESTE MOTIVO DA LUGAR A UNA HELICE TETRACATENARIA DEXTROGIRA EL G-DNA NECESITA PARA SU ESTABILIDAD ELEVADAS CONCENTRACIONES DE NA+ O K+