Sequência biológica

Uma sequência biológica é a descrição da sequência de elementos (ou monômeros) que constituem uma macromolécula biológica, ácido nucleico ou proteína. Essas macromoléculas são de fato polímeros lineares, consistindo de nucleotídeos para os primeiros ou de aminoácidos para os segundos. A sequência é geralmente representada sob a forma de uma cadeia de caracteres que é armazenada em uma arquivo de computador em formato texto.[1][2][3]

No caso do ADN, isto corresponde à sequência de bases, tal como pode ser obtido na saída de um sequenciador de DNA. Isso corresponde à informação genética bruta. No caso de proteínas, isto corresponde à sequência de aminoácidos que pode ser obtida por sequenciação química ou por tradução da sequência do gene correspondente no DNA.[4][5]

Sequências nucleotídicas[editar | editar código-fonte]

Sequências genéticas[editar | editar código-fonte]

Sequência de DNA associada a seu eletroferograma.

No caso de uma sequência de ADN, o "texto" é um consistindo apenas de 4 letras correspondentes aos quatro nucleotídeos formando a sequência de um dos filamentos de DNA: A para adenina, G para guanina, T para timina, C para citosina. Tem-se que ter cuidado se a direção da leitura puder ser 3' para 5' ou inversa.[6][7]

Exemplo de uma sequência biológica de DNA para o gene Antennapedia CG1028-RH de Drosophila melanogaster:[8] 


       1 ttcagttgtg aatgaatgga cgtgccaaat agacgtgccg ccgccgctcg attcgcactt       61 tgctttcggt tttgccgtcg tttcacgcgt ttagttccgt tcggttcatt cccagttctt      121 aaataccgga cgtaaaaata cactctaacg gtcccgcgaa gaaaaagata aagacatctc      181 gtagaaatat taaaataaat tcctaaagtc gttggtttct cgttcacttt cgctgcctgc      241 tcaggacgag ggccacacca agaggcaaga gaaacaaaaa gagggaacat aggaacagga      301 accagataat agtgacataa gcgacccttt cgcaaatatt ttggcgcaaa atgagcgggc      361 gccaagtgcc gcgtggtgga gccgcctgaa aatgacatgg aaaattcgcc gaaaatcgcg      421 cgttttggca gcatcaatcc caaagcacaa aattaatttc tatcataatt tctgggtgca      481 acacggaccc ataattgaat cgaatatagg gcttatctga tagcccggca gcaacattga      541 actttccggc tgcaaaggag acgacaccga gatcgccaat tttcgttggg ctcgttctct      601 gggctccggc gataagaaat ccatgctgat aaggacagga ggacggtctg cggcaaattg      661 aattcgattc tgacctgtat gaaagccagc ggagatacgg atacctctgg gtttatgggt      721 agaaaacgca gagcgtcgcg ccaacatcga aattatttgc gtttgcatct tctcgtcctt      781 tcgtttatcg ttctgattgc catcgtggtg gcgcggtttc tattaatttt gcttctgtat      841 cgtttgcaaa atctcaaaag attcaaaaag ttcgtcatca gcagccgcaa cacaaaaacc      901 aacgagtgta aagccgagca tacaaatatc aataaaaaca taaacattta cccaatctca      961 atctcaaaac attcgcatcg tttccacaca aatatgctta gttcgcccaa attgtgattg     1021 tatatatata tttaacggca ttaaatacaa aagattaagc cctaaattaa gtgtaaatct     1081 tacaaaacgt ctacgttttt aaacaagaaa ttgtgatatt atatattaat cgggaaattc     1141 gaagtatgag aacaaaacgg tgtatatatg taagtgggcg atgaacatca atgaatattt     1201 tagctgagca aagtacacac gaatgaatat aaatatacat gaaaatatat tttgggcacc     1261 gacttttaca ccacaattat atatcgatag aaaagacacg aaaacaatca cagaaaacta     1321 agagtttcaa aatcaaaatt gaggaatacc aactagagga taaggctact taaggatcaa     1381 aaaacaccaa ggagacgaga ttttctacca aatcgagaga cgaggggcag gttaatttcg     1441 tcatttttgg ccaagacagc aaatagagga acagcaaagc gaaaatcatt ttatacctca     1501 cacaacaact acacactaac taagattagg ctacgcaact gtacattgta cttaagtgtt     1561 caaagtatat ttagtttact ttgtatataa gaaaagtagc taaaagcacg cggacaggga     1621 ggcaggagca ccacagtcac tagccactaa gcagagtcac agtcacgatc acgttcactc     1681 caggatcagg actcggggcg ggatcagcag acgctgagga agctgccacg atgacgatga     1741 gtacaaacaa ctgcgagagc atgacctcgt acttcaccaa ctcgtacatg ggggcggaca     1801 tgcatcatgg gcactacccg ggcaacgggg tcaccgacct ggacgcccag cagatgcacc     1861 actacagcca gaacgcgaat caccagggca acatgcccta cccgcgcttt ccaccctacg     1921 accgcatgcc ctactacaac ggccagggga tggaccagca gcagcagcac caggtctact     1981 cccgcccgga cagcccctcc agccaggtgg gcggggtcat gccccaggcg cagaccaacg     2041 gtcagttggg tgttccccag cagcaacagc agcagcagca acagccctcg cagaaccagc     2101 agcaacagca ggcgcagcag gccccacagc aactgcagca gcagctgccg caggtgacgc     2161 aacaggtgac acatccgcag cagcaacaac agcagcccgt cgtctacgcc agctgcaagt     2221 tgcaagcggc cgttggtgga ctgggtatgg ttcccgaggg cggatcgcct ccgctggtgg     2281 atcaaatgtc cggtcaccac atgaacgccc agatgacgct gccccatcac atgggacatc     2341 cgcaggcgca gttgggctat acggacgttg gagttcccga cgtgacagag 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cacgttatgt gcaatggatg ccatcaattt attaatctcc     4021 agaacacgcc gaggctccat tcatagcacc acttcgtcgt cttaatcccc tccctcatcc     4081 gccatggcgg tgcaaaaaat aaaaagaact c

Sequências de ARN[editar | editar código-fonte]

No caso de uma sequência de ARN, a letra U é utilizada para designar a uracila substituindo a timina para estas moléculas.[9][10]

Sequências de proteínas (péptidos)[editar | editar código-fonte]

Esta sequência corresponde ao que é chamado de estrutura primária da proteína em bioquímica. Chamamos tradução, a etapa de síntese de proteínas a partir de uma sequência nucleotídica, este passo pode ser facilmente previsto por software de computador para a identificação de genes até agora desconhecidos. O código genético dá uma letra do alfabeto para cada um dos 20 aminoácidos existentes, em correspondência com os diferentes códons. Como um códon é formado por três bases, a sequência da proteína é três vezes menor que a sequência nucleica correspondente.

Aqui está um exemplo em proteína do gene Antennapedia de Drosophila: 

       1 mtmstnnces mtsyftnsym gadmhhghyp gngvtdldaq qmhhysqnan hqgnmpyprf       61 ppydrmpyyn gqgmdqqqqh qvysrpdsps sqvggvmpqa qtngqlgvpq qqqqqqqqps      121 qnqqqqqaqq apqqlqqqlp qvtqqvthpq qqqqqpvvya scklqaavgg lgmvpeggsp      181 plvdqmsghh mnaqmtlphh mghpqaqlgy tdvgvpdvte vhqnhhnmgm yqqqsgvppv      241 gappqgmmhq gqgppqmhqg hpgqhtppsq npnsqssgmp splypwmrsq fgkcqgk

Outras sequências[editar | editar código-fonte]

Sequência glicídica[editar | editar código-fonte]

Sequência glicídica ou glucídica ou ainda, sequência de carboidratos, são moléculas compostas tendo como monômeros carboidratos como constituinte. Diferentemente dos componentes dos ácidos nucléicos, os carboidratos podem se unir de maneiras múltiplas e não-lineares, porque cada bloco de construção tem cerca de quatro grupos funcionais para a ligação, podendo até formar cadeias ramificadas. Assim sendo, o número de possíveis polissacarídeos é enorme. Como os carboidratos assumem uma grande variedade de configurações, muitas proteínas de ligação a carboidratos estão sendo consideradas alvos de novos medicamentos.[11]

Deve-se observar que o DNA não codifica para carboidratos, que assim como os lipídios são sintetizados, decompostos e metabolizados com a ajuda das enzimas.

Sequências de carboidratos tem processos de sequenciamento específicas para sua natureza, como por exemplo a espectrometria de massa de armadilha de íon quadrupolo ou a espectrometria de massa de múltiplos estágios (MSn, de multiple-stage mass spectrometry).[12][13]

A diversidade de estruturas de oligossacarídeos pode conferir a especificidade inerente a muitas interações moleculares e celulares. Cientistas de numerosas disciplinas enfrentam o desafio de determinar sua sequência e decifrar sua função.[14] Um exemplo é o bikunin, o proteoglicano mais simples, com uma única cadeia de glicosaminoglicanos, que é um inibidor da protease de serina usado no tratamento da pancreatite aguda e inibidor de tripsina urinário.[15][16]

Processamento por computador[editar | editar código-fonte]

Análise de sequências[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Alinhamento de seqüências

Sequências como estas podem ser usadas como entrada (copiado/colado com todas as anotações) para fazer análise de sequência como no programa BLAST.
Outros programas permitem que se pesquise estruturas palindrômicas.
Bluejay é um programa escrito em Java[17] permitindo transformar dados de sequência de ADN em XML.

Anotações genômicas[editar | editar código-fonte]

Ensembl é um software usado para anotar sequências genômicas.

Tipos de seqüências biológicas particulares[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. ↑ Richard Durbin, Sean Eddy, Anders Krogh, Graeme Mitchison; Biological sequence analysis - Probabilistic models of proteins and nucleic acids; Cambridge University Press 1998. pg 9.
  2. ↑ Robert Hoehndorf, Janet Kelso and Heinrich Herre; The ontology of biological sequences; BMC Bioinformatics 2009 10:377
  3. ↑ Biological Sequences - www.ncbi.nlm.nih.gov
  4. ↑ National Research Council (US) Committee on Mapping and Sequencing the Human Genome. Mapping and Sequencing the Human Genome. Washington (DC): National Academies Press (US); 1988. 5, Sequencing.
  5. ↑ Heather JM, Chain B. The sequence of sequencers: The history of sequencing DNA. Genomics. 2016;107(1):1-8. doi:10.1016/j.ygeno.2015.11.003.
  6. ↑ Laughon A, Boulet AM, Bermingham JR, Laymon RA, Scott MP. Structure of transcripts from the homeotic Antennapedia gene of Drosophila melanogaster: two promoters control the major protein-coding region. Molecular and Cellular Biology. 1986;6(12):4676-4689.
  7. ↑ Koonin EV, Galperin MY. Sequence - Evolution - Function: Computational Approaches in Comparative Genomics. Boston: Kluwer Academic; 2003. Chapter 4, Principles and Methods of Sequence Analysis.
  8. ↑ Hooper JE, Pérez-Alonso M, Bermingham JR, Prout M, Rocklein BA, Wagenbach M, Edstrom JE, de Frutos R, Scott MP; Comparative studies of Drosophila Antennapedia genes. Genetics. 1992 Oct;132(2):453-69.
  9. ↑ Chu Y, Corey DR. RNA Sequencing: Platform Selection, Experimental Design, and Data Interpretation. Nucleic Acid Therapeutics. 2012;22(4):271-274. doi:10.1089/nat.2012.0367.
  10. ↑ Hrdlickova R, Toloue M, Tian B. RNA-Seq methods for transcriptome analysis. Wiley interdisciplinary reviews RNA. 2017;8(1):10.1002/wrna.1364. doi:10.1002/wrna.1364.
  11. ↑ Adeel Malik and Shandar Ahmadcorresponding; Sequence and structural features of carbohydrate binding in proteins and assessment of predictability using a neural network; BMC Struct Biol. 2007; 7: 1. doi: 10.1186/1472-6807-7-1
  12. ↑ Sheeley DM, Reinhold VN. Structural characterization of carbohydrate sequence, linkage, and branching in a quadrupole Ion trap mass spectrometer: neutral oligosaccharides and N-linked glycans. Anal Chem. 1998 Jul 15;70(14):3053-9.
  13. ↑ Ashline D, Singh S, Hanneman A, Reinhold V. Congruent strategies for carbohydrate sequencing. 1. Mining structural details by MSn. Anal Chem. 2005 Oct 1;77(19):6250-62.
  14. ↑ Joseph K.Welply; Sequencing methods for carbohydrates and their biological applications; Trends in Biotechnology, Volume 7, Issue 1, January 1989, Pages 5-10
  15. ↑ Ly M, Leach FE 3rd, Laremore TN, Toida T, Amster IJ, Linhardt RJ. The proteoglycan bikunin has a defined sequence. Nat Chem Biol. 2011 Oct 9;7(11):827-33. doi: 10.1038/nchembio.673.
  16. ↑ Pugia MJ, Valdes R Jr, Jortani SA. Bikunin (urinary trypsin inhibitor): structure, biological relevance, and measurement. Adv Clin Chem. 2007;44:223-45.
  17. ↑ Jung Soh, Paul M.K. Gordon et Christoph W. Sensen (2012). «UNIT 10.9 The Bluejay Genome Browser». Current Protocols in Bioinformatics. PMID 22389011. doi:10.1002/0471250953.bi1009s37. Consultado em 13 de janeiro de 2016 

Ver também[editar | editar código-fonte]

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