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109
Moodle: Biologia Molecular biomol UC: Biologia Molecular Farmácia Noturno- 4 Termo Profa. ILEANA RUBIO e-mail: [email protected]

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Page 1: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Moodle: Biologia Molecularbiomol

UC: Biologia Molecular

Farmácia Noturno- 4 Termo

Profa. ILEANA RUBIO

e-mail: [email protected]

Page 2: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

SemináriosMoodle:

Biologia Molecularbiomol

1- Transgênicos (animais ou plantas)- Defensores

2- Transgênicos (animais ou plantas) - Contra

3- Terapia Gênica - Defensores

4- Terapia Gênica - Contra

Page 3: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

TÉCNICAS DE BIOLOGIA MOLECULAR

I

Aula 2

Page 4: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Programa

• PURIFICAÇÃO DE DNA/RNA

• ENZIMAS DE RESTRIÇÃO E MODIFICAÇÃO

• DNA LIGASE

• ELETROFORESE

• SOUTHERN BLOT

Page 5: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Mutações, número de

cópias do gene”: DNA

Pergunta do projeto:

o que vou estudar?

Dogma Central da Biologia

Expressão gênica: RNAm – Proteína

Localização celular: proteína

Atividade biológica: proteína

Page 6: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

• Cultura de células (bacteriana- células humanas-

levedura etc).

• Amostra tecidos fresco e congelado

• Amostra de tecidos em blocos de parafina

• Sangue periférico

Material a ser utilizado

Page 7: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Programa

• PURIFICAÇÃO DE DNA e RNA

• ENZIMAS DE RESTRIÇÃO E MODIFICAÇÃO

• DNA LIGASE

• ELETROFORESE

• SOUTHERN BLOT

Page 8: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Relevância • Geralmente, a extração de DNA é o primeiro

passo de uma análise molecular:

– Identificação de organismos

– Diagnóstico de doenças

– Sequenciamento

– Clonagem

– Testes forenses

• Extração de RNA:

- Determinar expressão gênica

Page 9: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Considerações Iniciais

• Natureza do ácido nucléico

– DNA ou RNA

– Procarioto ou eucarioto

– Nuclear ou de organela

– Genômico ou plasmidial

• Quantidade

• Pureza

Page 10: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

DNA

Cromatina

RNAm

RNAr

RNAt

DNA

• O DNA e RNAs estão localizados no interior das células

• Envolto por “todas” as estruturas celulares

• É necessário isolá-lo do conteúdo celular

DNA

cromossômico-

plasmidial

RNAr

RNAm

RNAt

Membrana plasmática

Parede celular

Cápsula

Citoplasma

Procarionte

Eucarionte

Page 11: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Estratégias de extração de DNA

• 1- Desintegração dos tecidos

• 2- Extração e Solubilização do DNA

• 3- Processo de purificação

– Fracionamento celular

– Extração com Fenol

– Processos cromatográficos

• Troca iônica

• Filtração em gel

• Afinidade

– Precipitação

Page 12: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

1-Desintegração dos tecidos• Aumento da superfície de contato

• Usar “forças mecânicas” para romper a integridade

do tecido e expor as células

• Quanto menor o tamanho dos fragmentos do

tecido, maior será a

superfície de contato

e a exposição ao

tampão de extração

• Logo, mais eficiente

será a extração

Page 13: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

2- Extração do DNA

• Tampão de Extração

• Tem a função de solubilizar os ácidos nucléicos

• Pode auxiliar na lise das células, núcleos e organelas

• Pode ocorrer simultaneamente ou não a desintegração (adição de Tampão de Extração antes ou após a desintegração)

Page 14: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

2- Extração do DNA

• Tampão de Extração

• Principais constituintes

– Detergentes

– Proteases

– Quelantes de metais pesados

– Inibidores de nucleases

– Substâncias tamponantes

Page 15: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

2- Extração do DNA• Tampão de Extração

• Detergentes

– Dissolvem os lipídios das membranas (celular e nuclear)

– Dissociam as proteínas dos ácidos nucléicos

– Inibem ação das nucleases (desnaturação)

Triton X-100 ou Nonidet P-40

n = 9 - 10

CH -C-CH -C3 2

CH3|

CH3

|

CH3

|

| |

CH3|

O(CH -CH 0) H2 2 n

brometo de N-cetil-N,N,N-trimetilamônio

(cetil = hexadecil) CTAB

CH - (CH ) - 3 2 15 N - CH3

CH3

|

CH3|+

-Br

deoxicolato de sódio

CH3

CH3

HO

HO

O- Na+

O

-

=

dodecil sulfato de sódio

lauril sulfato de sódio

SDS

Na+CH -(CH )3 2 11-O-S-O-

O

=

O

=

lauril

CH - (CH ) - 3 2 10 C - N - CH - C2

CH3

|

O

|O- Na+

=

O

=

lauroil sarcosinato de sódio

sarcosil

lauroil sarcosina

aniónicoNão iónicoRegião hidrofóbica

Page 16: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

2- Extração do DNA• Tampão de Extração

• DetergentesHidrofílica

Hidrofóbica

Hidrofóbica

Page 17: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

2- Extração do DNA• Tampão de Extração

• Proteases

– Clivam as proteínas que se ligam ao DNA e enzimas que

degradam DNA e outras proteínas.

(Pronase E ou Proteínase K)

• Inibidores de nucleases

– DNases

• A grande maioria depende de Mg2+ como cofator

• EDTA quelante Mg2+ e inibe ação das DNases

– RNases

• Muito estáveis

• Resistem a desnaturação térmica

• Não requerem cofatores

• Inibidores extremamente potentes DEPC (cancerígeno)

•Resultado: uma

“sopa” formada

pelos restos

celulares, ácidos

nucléicos e conteúdo

citoplasmático

Page 18: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

3- Purificação do DNASolúvel (DNA) vs. Insolúvel

• O extrato é obtido separando-se

o material solúvel (DNA) do

material insolúvel (restos celulares)

– Centrifugação

– Filtração

Page 19: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

3- Purificação de DNADNA vs. outros solutos

• Solventes orgânicos

• Fenol (pH8,0) / Clorofórmio

– Desnatura e extrai as proteínas

– DNA na fase aquosa

– Proteínas na fase orgânica

• Dificuldades

– Demorado

– Trabalhoso

– “Tóxico”

– Perde material

Page 20: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

3- Purificação de DNA - Precipitação• Adição de sal (NaCl, NaOAc, NH4OAc, KOAc)

– Os cátions monovalentes se ligam aos grupamentos fosfato do

DNA, neutralizando suas cargas elétricas

– Evita a repulsão eletrostática entre as moléculas de DNA,

permitindo que elas se agreguem e precipitem

• Adição de álcool (etanol, isopropanol)

– O álcool promove a retirada das moléculas de água que revestem

os ácidos nucléicos, provocando a compactação das moléculas (grau de compactação: 9X)

– Maior compactação, maior agregação

• Incubação a -20ºC

– Diminui agitação das moléculas

– Facilita agregação

• Centrifugação (30 min, 10.000 rpm, 4°C) DNA pellet

Page 21: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

3- Purificação de DNA

• Colunas de Troca Iônica(tipo aniônica - matriz com carga +)

• Sílica ou DEAE

• DNA se liga a sílica

• Lavagens sucessivas removem as “impurezas”

• DNA é eluído da coluna

• Comparação

– Mais rápido

– DNA mais puro

– Mais caro

Page 22: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Eluição

• O DNA (pellet ou coluna) deve ser dissolvido/eluído em

uma solução de baixa força iônica (água,TE)

• Esta solução pode conter RNase para destruir o

RNA presente

Page 23: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Plasmídios• Minipreparação Plasmidial

(MiniPrep)- bactérias

Solução I: TE (lavagem) +lisozima

digere certos carboidratos de alto peso

molecular da parede celular

Solução II: SDS+ NaOH quebra as

células e denatura todo o DNA

Solução III: AcK 3M pH~5 renaturação

diferencial dos plasmídios

Etanol Absoluto: Precipitação

Água + RNAse: resuspender o DNA

Sol I Sol II Sol III

Page 24: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Extração de RNA

• Controle da contaminação com RNases

– Exógena

• Manipulação: uso de luvas

• Soluções: tratamento com dietil-pirocarbonato (DEPC)

• Vidraria: queimar por 3 horas a 250°C

• Plásticos: descartáveis e livres de RNase

– Endógena

• Adição de Inibidores de Rnases

• H2O – DEPC

• Lise das células: Trizol

• Separação das fases: Cloroformio

• Precipitação: Isopropanol

Page 25: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Programa

• PURIFICAÇÃO DE DNA

• ENZIMAS DE RESTRIÇÃO E MODIFICAÇÃO

• DNA LIGASE

• ELETROFORESE

• SOUTHERN BLOT

Page 26: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Enzima de Restrição

• 1968: Arber descreve a presença das enzimas de restrição em extratos de E. coli

• 1970: Smith descreve a primeira enzimas de restrição que corta o DNA em um sítio específico

• 1971: Nathans obtém o primeiro mapa de restrição

“Smith, H. O. and K. W. Wilcox, “A restriction enzyme from Haemophilus influenzae: Purification and general properties” (1970) J. Mol. Biol. 51: 379-391.

Werner Arber1929

Daniel Nathans1928 - 1999

Hamilton O. Smith1931

“pela descoberta

das enzimas de

restrição e suas

aplicações nos

problemas de

genética

molecular“

Nobel de Fisiologia ou

Medicina - 1978

Page 27: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

A Guerra Natural

• Bactérias vs. Fagos (bacteriófagos)

– Durante a infecção viral, para se defender, as bactérias

precisam destruir o DNA “invasor” dos fagos sem

afetar o seu próprio DNA

Page 28: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

A Guerra Natural

• As bactérias desenvolveram um sistema de defesa

contra DNAs “invasores”

• Duas poderosas “Armas”

– As Enzimas de Restrição

– As Enzimas de Modificação

Page 29: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Enzimas de Restrição

• Enzimas que se ligam ao DNA e o cortam em sítios

específicos (sítios de restrição)

• Também chamadas de endonucleases porque

cortam o DNA internamente

Page 30: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Enzimas de Restrição• Cada espécie de bactéria tem a sua enzima de

restrição que reconhece um sítio específico

• Mais de 3.000 enzimas de restrição já foram identificadas EcoR1 enzima da Escherichia coli corta em

5’--- G-A-A-T-T-C ---3’

3’--- C-T-T-A-A-G ---5’

BglII enzima da Bacillus globiggi corta em

5’--- A-G-A-T-C-T ---3’

3’--- T-C-T-A-G-A ---5’

HindIII enzima da Haemophilus influenzae corta em

5’--- A-A-G-A-T-T ---3’

3’--- T-T-C-G-A-A ---5’

Exemplo: EcoRI

Gênero: Escherichia

Espécie: coli

Cepa: R

Page 31: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Enzimas de Modificação

• Para garantir que apenas

o DNA viral (“invasor”) será

degradado, a bactéria

modifica o seu próprio

DNA nos sítios que

serão atacados pela

enzima de restrição

• Sistema de Metilação

(A ou C)

Page 32: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Enzimas de Modificação

Page 33: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Enzimas de Modificação• A bactéria destrói o DNA não-modificado com as enzimas de.

Restrição,

• enquanto o seu próprio DNA esta protegido por ação de

enzimas de modificação

Page 34: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Sequência de reconhecimento das Enzimas de Restrição

Só cortam

Corte na sequência de reconhecimento (4-6pb)

(palíndromo)

ou muito próximo

Disponíveis comercialmente

Cortam e metilam, Corte a 24-26 pb.

Reconhecem sítios não palindrômicos.

Não disponíveis comercialmente

Reconhece sítios bipartidos e corta a distância

Cortam e metilam

Não disponíveis comercialmente

Page 35: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Sítios de Restrição

• Tamanho: 4 a 8 pares de base

4

5

6

7

8

Recombinant DNA, Watson e col.

Page 36: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Sítios de Restrição

• Freqüência em que ocorrem:

onde n é o número de pares de base no sítio de restrição

4-base cutter: 44 = 256 bp

6-base cutter: 46 = 4,096 bp

8-base cutter: 48 = 65,536 bp

4n

Page 37: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Sítios de Restrição

• São “repetições invertidas” (Palíndromes- Maioria)

(comerciais)

– “socorram me em marrocos”

– “subi no onibus”

5’----- G - A - A - T - T - C ----3’

3’----- C - T – T - A - A - G ----5’

Page 38: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Sítios de Restrição

• Por que um palíndrome ?

• As enzimas de restrição

são dímeros formados por

2 subunidades idênticas

• O eixo de simetria da

enzima é o mesmo da

seqüência do DNA

Page 39: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Sítios de Restrição

Page 40: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Sítios de Restrição

• As enzimas de restrição cortam cada fita do DNA na

mesma posição do palíndrome

Page 41: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Sítios de Restrição• Os cortes das enzimas de restrição podem produzir

– Extremidades abruptas (bunt-ends)

– Extremidades coesivas (stick-ends)

Page 42: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Sítios de Restrição

• As extremidades coesivas podem ser– 5’- protuberantes (5’- overhangs)

– 3’- protuberantes (3’- overhangs)

5’- protuberante 3’- protuberante

Page 43: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

BamHI

5’….ACTGTACGGATCCGCTA….3’

3’….TGACATGCCTAGGCGAT….5’

BamHI

Page 44: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

BamHI

5’….ACTGTACGGATCCGCTA….3’

3’….TGACATGCCTAGGCGAT….5’

BamHI

Page 45: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

BamHI

5’….ACTGTACG GATCCGCTA….3’

3’….TGACATGCCTAG GCGAT….5’

Page 46: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

BamHI

“extremidades coesivas”(extremidades 5’ protuberantes)

Page 47: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Extremidades Compatíveis

5’….ACTGTACG GATCCGCTA….3’

3’….TGACATGCCTAG GCGAT….5’BamHI

5’….TGCTAGCG GATCCAATC….3’

3’….ACGATCGCCTAG GTTAG….5’BamHI

5’….ACTGTACGGATCCAATC….3’

3’….TGACATGCCTAGGTTAG….5’BamHI

Page 48: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Extremidades Compatíveis

5’….ACTGTACG GATCCGCTA….3’

3’….TGACATGCCTAG GCGAT….5’BamHI

5’….TGCTAGCA GATCTAATC….3’

3’….ACGATCGTCTAG ATTAG….5’BglII

5’….ACTGTACGGATCTAATC….3’

3’….TGACATGCCTAGATTAG….5’BamHI

BglIIx

Page 49: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

EcoRV

5’….ACTGTACGATATCGCTA….3’

3’….TGACATGCTATAGCGAT….5’

Extremidades Abruptas

Page 50: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

5’….ACTGTACGAT ATCGCTA….3’

3’….TGACATGCTA TAGCGAT….5’

EcoRV

Extremidades Abruptas

Page 51: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

5’….ACTGTACGAT ATCGCTA….3’

3’….TGACATGCTA TAGCGAT….5’

“extremidades abruptas”(Podem se ligar com outras moléculas

de DNA com extremidades abruptas)

EcoRV

Extremidades Abruptas

Page 52: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Extremidades Abruptas

5’….ACTGTACGAT ATCGCTA….3’

3’….TGACATGCTA TAGCGAT….5’EcoRV

5’….TGCTAGCCCC GGGAATC….3’

3’….ACGATCGGGG CCCTTAG….5’SmaI

5’….ACTGTACGATGGGAATC….3’

3’….TGACATGCTACCCTTAG….5’EcoRV

SmaIx

Page 53: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

1- DNA

2-Tampão ou Buffer específico da enzima

3- Enzima de restrição

1ul DNA (1ug)

2ul Tampão2 (10X)

1uL EcoRI (1U/uL)

16ul H2O

20uL

Incubar 2hs 37oC

Reação com enzima de Restrição

Concentração final na reação

Tampão= 1X

Enzima= máximo 10%

Page 54: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Programa

• PURIFICAÇÃO DE DNA

• ENZIMAS DE RESTRIÇÃO E MODIFICAÇÃO

• DNA LIGASE

• ELETROFORESE

• SOUTHERN BLOT

Page 55: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

DNA Ligase (enzima de modificação)

• Quando moléculas de DNA com extremidades

coesivas se unem, apenas pontes de hidrogênio

são formadas entre os nucleotídeos

complementares

• Estas pontes de hidrogênio não são estáveis o

suficiente para serem permanentes

• A DNA Ligase une as extremidades das moléculas

de DNA e re-estabelece a ligação fosfodiester

Page 56: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Ligação Fosfodiester• 3´-hidroxila da desoxirribose (nt 1) + grupo fosfato (nt 2)

Base nitrogenadaFosfato

DesoxiriboseC3

C5

Page 57: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

DNA Ligase

Page 58: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

DNA Ligase

Pareamento das bases complementares

Page 59: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

DNA Ligase

Ligação fosofdiester é refeita

Page 60: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Programa

• PURIFICAÇÃO DE DNA

• ENZIMAS DE RESTRIÇÃO E MODIFICAÇÃO

• DNA LIGASE

• ELETROFORESE

• SOUTHERN BLOT

Page 61: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Eletroforese

• Definição

– Um método usado para separar macromoléculascomo ácidos nucléicos (DNA e RNA) e proteínas

– Método baseado na migração destas moléculas através de um “suporte” sob influência de um campo elétrico

– a velocidade de migração depende do tamanho, daforma e da carga elétrica total da molécula

Page 62: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Eletroforese

• A corrente elétrica ao passar

através do suporte cria um campo

elétrico

• O DNA tem carga negativa

(fosfatos) e por isso é repelido do

polo negativo (anodo) e atraído

pelo polo positivo (catodo)

• A corrente elétrica aplicada

força os fragmentos de ácidos

nucléicos a se mover através do

suporte

Biologia Molecular, Turner e col.

Page 63: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Eletroforese

• Aparato

– Cuba de eletroforese

– Fonte

– Rack do gel (barquinha)

– Pentes

Rack Pentes

Fonte

Cuba

Page 64: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Eletroforese

• Suporte

– Gel para separação dos

ácidos nucléicos

– Agarose ou Acrilamida

• Funcionam como

“esponjas” (polímero),

retardando a passagem

das moléculas conforme

seus tamanhos

Page 65: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Agarose

• Polissacarídeo linear

extraído de algas

• Repetições de Agarobiose

– D-galactose

– 3,6-anhydro L-galactose

• Substância gelatinosa, sólida

a temperatura ambiente

• Precisa ser aquecida para

gelificar

– Temp. fusão: 66°C

– Temp. gelificação: 30°C

D-galactose 3,6-anhydro L-galactose

Page 66: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Agarose

• Agarose solidificada é

porosa, permitindo a

migração dos ácidos

nucléicos

Scanning Electron Micrograph of Agarose Gel (1×1 µm)

Page 67: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Poli-Acrilamida• Poli-Acrilamida

– Acrilamida (linear)

– Bis-acrilamida (cross-linker)

• Possui poros menores

que a agarose

• Ideal par separação de

fragmentos pequenos

de DNA e proteínas

Page 68: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Eletroforese

• Tampão de Corrida

– Fornece a força iônica para passagem da

corrente elétrica

• Composição

– Agente Tamponante (Tris-HCl)

– Sal (Borato, Acetato, Glicina)

– Quelante (EDTA)

• Tampão TAE (Tris - Acetato - EDTA)

• Tampão TBE (Tris - Borato - EDTA)

• Tampão SB (Sódio - Borato)

Page 69: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Velocidade de migração

• A migração dos ácidos nucléicos

depende apenas do seu tamanho

• Moléculas menores migram mais

rápido que as moléculas grandes

• Vai depender também

– Intensidade do campo elétrico (voltagem)

– da força iônica do tampão de corrida

– da concentração do gel

(-)

(+)

Page 70: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Fazendo um gel de agarose

• O gel de agarose é preparado combinando-se

agarose (pó) e tampão

• O tampão é o mesmo que será utilizado na

eletroforese (tampão de corrida)

• Normalmente se usa concentrações de 1 a 3%

– p.e. gel 1% (1g de agarose + 100mL de tampão)

Agarose

Tampão

Page 71: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Fazendo um gel de agarose

• Agarose é insolúvel a temperatura

ambiente

• Precisa ser aquecida (>70°C) para ser

dissolvida (2min. microndas)

Page 72: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Fazendo um gel de agarose

• Esfriar o gel (~45°C)

• Derramá-lo no rack (“barquinha”)

• Evitar a formação de bolhas

• Colocar os pentes

– Os pentes devem ficar

submersos no gel

– Os pentes vão formar os

“poços” onde o DNA será

aplicado

Page 73: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Fazendo um gel de agarose

• Quando fria, a agarose

polimeriza (“gelificação”)

• 30-40 minutos

• Os pentes devem ser

retirados

Page 74: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Fazendo um gel de agarose

• Transferir o gel para a cuba de eletroforese

• Cobrir o gel com o Tampão de Corrida

Page 75: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Preparando as amostras

• Tampão de Amostra

– Glicerol (aumenta a densidade)

• permite que o DNA permaneça no

“poço”

– Corante (Azul de bromofenol ou Xileno Cianol)

• Permite a visualização das amostras

• Permite avaliar o tempo de corrida

Page 76: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Carregando o gel

• As amostras são aplicadas em cada um dos “poços” do gel

Page 77: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Correndo a eletroforese

• Ao aplicar um campo

elétrico, as amostras irão

migrar em direção ao pólo

positivo

Page 78: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Correndo a eletroforese

• O corante migra junto com as amostras, permitindo a

visualização da corrida

(-)

(+)

DNA (-)

Page 79: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Corando o Gel

• Radiação

• Brometo de Etídio

– Corante fluorescente

visualizado quando excitado

por luz UV

– Intercalante de DNA

– Permite visualização do DNA

• Pode ser adicionado ao gel

(antes da gelificação) ou o gel pode

ser corado após a corrida

• Mutagênico

Page 80: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Alternativas para o Brometo de Etídio

• SYBR Gold

• SYBR Safe

• Gel Ready

• Ward’s - QUIKView DNA

Stain

• Carolina BLU Stain

• Vantagens

– Baratos

– Menos tóxicos

• Desvantagens

– Menos sensíveis

– Necessita maior quantidade

de DNA no gel

– Maior tempo de

coloração / descoloração

QuikVIEW stainSYBR Gold

Page 81: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Corando o Gel

• Submergir o gel na solução de

coloração

• Aguardar alguns minutos (20-30)

• Remover o excesso de

corante com água

Page 82: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Visualizando DNA

• Transiluminador de UV

Page 83: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Tamanho dos fragmentos de DNA

(-)

(+)

bromophenol blue

DNA

migration

Page 84: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Tamanho dos fragmentos de DNA

• Padrão de peso molecular (DNA Ladder )

– Fragmentos de DNA com

tamanhos conhecidos

• Permite a determinação do

tamanho dos fragmentos

de DNA submetidos a

eletroforese

100

200

300

1.650

1.000

500

850

650

400

12.000 bp

5.000

2.000

(-)

(+)

bromophenol blue

DNA

migration

3.000

4.000

Page 85: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Eletroforese

• É uma importante ferramenta da Biologia Molecular

• Pode ser usada para:

– identificar moléculas específicas de DNA obtidas após digestão

com enzimas de restrição

– Comparar genomas

– Ciência forense

Page 86: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Eletroforese

• Pode ser útil para a avaliação da

integridade de uma amostra de DNA

• DNA genômico de alta qualidade

– >95% alto peso molecular

– Banda intacta próxima ao topo do gel

– Pouca evidência de fragmentos

pequenos (smear)

Avaliar se a reação funcionou

Page 87: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Eletroforese

• Horizontal • Vertical

Power Supply

Gel running

Gel

running

Page 88: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Programa

• PURIFICAÇÃO DE DNA

• ENZIMAS DE RESTRIÇÃO E MODIFICAÇÃO

• DNA LIGASE

• ELETROFORESE

• SOUTHERN BLOT

Page 89: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Como?

Como saber se uma determinada

seqüência de DNA esta presente

no genoma de um organismo?

Como determinar o número de

cópias de um dado gene no

genoma de um organismo?

Page 90: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Southern Blot

• 1975: Edwin M. Southern

– Eletroforese em Gel + hibridização

• Southern Blot

– Para análise de DNA

– Geralmente utilizada para determinar presença, tamanho e

numero de cópias

Page 91: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Hibridização de DNA

Por: 1-Aumento de temperatura; 2- PH extremo de pH (pH alcalino)

Renaturação: ocorre quando se volta às condições físico químicas

iniciais (lentamente)

Page 92: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Quanto maior a

porcentagem de pares

GC, mais difícil é a

desnaturação

Temperatura de melting

Temperatura na qual 50% do DNA está denaturado

TM = 2°C(A+T) + 4°C(G+C)

Moléculas pequenas

Page 93: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Southern Blot – Parte I (Gel)

• Extrair o DNA do organismo

• Digerir o DNA com uma Enzima de

Restrição

– Corte freqüente (sítio de restrição = 4nt)

• Sau3A1 - a cada 256 nt

• Genoma humano – 3.3 bilhões de nt

• ~12 milhões de fragmentos gerados

• Eletroforese em gel de agarose

– “Smear” (arrasto)

Page 94: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Southern Blot – Parte II (Transferência)

• Os fragmentos de DNA devem ser transferidos para uma

membrana (nylon ou nitrocelulose) com afinidade pelo DNA (carga +)

• O gel é imerso em uma solução alcalina para desnaturar as

moléculas de DNA

• Recoberto pela membrana e por papel absorvente (sanduíche)

• A solução de transferencia passa através do gel (capilaridade) e

“arrasta” o DNA para a membrana

Page 95: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Southern Blot – Parte III (Hibridização)

• Para identificar um fragmento específico é necessário usar

uma sonda que o reconheça

• Sonda – pequeno fragmento simples-fita de DNA

complementar a região de interesse

• A sonda deve ser marcada com radiação (32P)

CAGTATACACAAGTACCGTACCTGGCTCAGTTATACGCCGA

GTCATATGTGTTCATGGCATGGACCGAGTCAATATGCGGCT:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::

ATGGCATGGACC::::::::::::

Sonda marcada*

Page 96: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Southern Blot – Parte III (Hibridização)

Page 97: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Southern Blot – Parte III (Hibridização)

• A membrana contendo o DNA é

incubada com a sonda

• A sonda irá parear com a região

complementar a sua seqüência (região de interesse)

• O excesso de sonda é removido

através de lavagens sucessivas

• A membrana é exposta com um

filme de Raio X (Auto-radiografia)

Page 98: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Southern Blot – Parte IV (resultado)

DNA corado com

brometo de etídio

Auto-radiografia da

membrana hibridizada

Page 99: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Digestão com Enzimas

de RestriçãoEletroforese Transferência

Remover excesso

de sonda

Membrana

Filme

Solução

alcalina

Esponja

Gel

Membrana

Solução

contendo a

sonda

Hibridização com sonda radioativa Auto-radiografia

DNA +

enzima de restrição

Fragmentos

de restrição

Expor com Filme

de Raio X

Southern Blot

Page 100: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Northern Blot

• “Não foi inventado por uma pessoa chamada Northern”

• Semelhante ao southern blot, só que no gel são submetidas a eletroforese amostras de RNA e não de DNA

• Utilizado na análise de RNAs

• Geralmente utilizada para determinar

– o tamanho de um transcrito

– a presença de um transcrito (tecido-especificidade ou distribuição temporal)

– a quantidade de transcrito produzido (nível de expressão gênica)

• Sonda: fragmento de DNA (sem íntrons) ou de RNA

• O RNA deve ser desnaturado (evitar estrutura secundária)

• A eletroforese deve ser em condições desnaturantes

Page 101: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Northern BlotGel de agarose corado com brometo de etídio

Auto-radiografia após hibridização com sonda redioativa

• Avaliando a presença de

um transcrito em

diferentes tecidos de

um organismo (expressão

gênica espacial)

Page 102: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Northern Blot

• Avaliando a quantidade

de transcrito produzido

em um determinado

tecido ao longo do

tempo (expressão gênica

temporal)

após tratamento com fator

de diferenciação celular

12 h 48 h 96 h

Page 103: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Westhern Blot

• “Não foi inventado por uma pessoa chamada Westhern”

• Semelhante aos Southern e Northern blots, só que no gel são

submetidas a eletroforese amostras de proteínas e não de

DNA ou RNA

• Utilizado na análise de PROTEÍNAS

• Geralmente utilizada para determinar

– o tamanho de uma proteína

– a presença de uma proteína

– a quantidade uma proteína produzida

– A integridade de uma determinada proteína

• Sonda: anti-corpo

Page 104: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Westhern Blot

• Avaliando a presença de

uma proteína em diferentes

tecidos e a sua integridade

tum

or 1

norm

al

tum

or 2

tum

or 3

p53

tubulin

Page 105: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Genética HumanaIleana Rubio

UNIFESP

Com anticorpos marcados

Westhern Blot

Page 106: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

Exercícios1- Você gostaria de analisar os níveis de expressão do gene que

codifica a proteína A de um fungo em resposta ao estresse

hipertérmico. Que metodologias poderia utilizar?

2- Escreva como prepararia as soluções para extrair DNA de

plasmídio de bactéria (miniprep).

As soluções pedidas no protocolo são as seguintes:

Sol I: 50mM de Glicose (PM 180,16g/mol), 10mM EDTA (PM 372.24),

25mM TRIS pH 8.

Sol II: 0,2M NaOH, 1% SDS

Sol III: NaAc 3M pH4.8, ajustar com ácido acético glacial.

O laboratório possui as seguintes soluções em stock: TRIS pH8 1M;

SDS 0,5M; os outros reagentes estão em pó.

Page 107: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

3- Você fez uma digestão com BamHI e outra com BamHI e SspI

(ambos sítios únicos) do plasmídio pUC18.

Quantas bandas você espera após uma eletrofores em gel de

agarose, qual é o tamanho de cada uma delas

Page 109: tBio Mol 2 - Tecnicas Bio Mol 1 - Ile

1- Inócular a bacteria contendo o plamídio em 3mL de meio de cultura

2- No dia seguinte tranferir 1,5mL para tubo epp

Centrifugar 30 seg 12000rpm

Descarta o sobrenadante

3- Adicionar 300ul sol 1 (TE) (resuspender)

4- Adicionar 300ul sol 2 (NAOH)

Inverter 4 X

Incubar 5 min Temp Amb

5- 300ul sol 3 (KAc 3M pH=5)

Inverter 4 X

Incubar 5 min gelo

6- Centrifugar 10 min 12000rpm 4oC

7- Transferir o sobrenadante para tubo limpo

8- Purificar por coluna, precipitação

Plasmídios Minipreparação Plasmidial (MiniPrep)

3mL

1,5mL