Información

¿Cuánto tiempo es estable el ADN en un congelador?

¿Cuánto tiempo es estable el ADN en un congelador?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Inspirado por la publicación sobre la extracción de ADN de mascotas, ¿cuánto tiempo sería estable el ADN genómico en un congelador a -20 ° C? Es una práctica común almacenar ADN (plásmido bicatenario) en un congelador a -20 ° C en el laboratorio, pero ¿duraría más el ADN genómico en un congelador a -80 ° C? Con cualquiera de los métodos, ¿cuánto tiempo sería estable?


Si el ADN es puro, debería durar bastante tiempo. Si hay enzimas y otras moléculas biológicas allí, -80C funcionará mucho mejor.

Creo que podría mantener el ADN puro a -20 ° C prácticamente de forma indefinida.

La pureza es el problema principal allí, también el pH estabilizado, sellado correctamente, etc. Eso hace toda la diferencia.


Puede almacenar su ADN durante 1 semana a -4 ° C y durante un mes a -20 ° C, pero con el almacenamiento de ADN durante este período de tiempo, hay una deducción del 10-15% del rendimiento de su muestra de ADN.


¿Cuál es la vida útil del ADN?

Foto de Andrew Cowie / AFP / Getty Images

El cuerpo de Ricardo III ha sido encontrado debajo de un estacionamiento en Leicester, Inglaterra, según expertos de la Universidad de Leicester. Las pruebas de ADN se utilizaron para comparar al infame rey con el ADN de un descendiente de su hermana. ¿Cuál es la vida útil del ADN?

Aproximadamente de un mes a un millón de años, en teoría. La tasa de descomposición del ADN depende de las condiciones de su almacenamiento y envasado. Sobre todo, depende de si el ADN está expuesto al calor, al agua, a la luz solar y al oxígeno. Si un cuerpo se deja al sol y a la lluvia, su ADN será útil para realizar pruebas solo durante unas pocas semanas. Si está enterrado a unos pocos pies por debajo del suelo, el ADN durará entre 1.000 y 10.000 años. Si está congelado en el hielo de la Antártida, podría durar unos cientos de miles de años. Para obtener los mejores resultados, las muestras deben secarse, empacarse al vacío y congelarse a aproximadamente -80 grados Celsius. Incluso entonces, es probable que la radiación ambiental haga que el ADN sea irreconocible antes de que celebre su millonésimo cumpleaños.

Algunos científicos sostienen que el ADN podría sobrevivir más allá de nuestras estimaciones teóricas actuales. De hecho, varios científicos han afirmado haber encontrado ADN de cientos de millones de años. En 2009, un equipo de investigadores informó que habían encontrado ADN de 419 millones de años dentro de antiguos depósitos de sal en la cuenca de Michigan. Si se confirma, sería el ADN más antiguo jamás descubierto. Sin embargo, algunos expertos que estudian el ADN antiguo son muy escépticos ante estas afirmaciones y señalan que, por lo general, resultan ser producto de la contaminación en el laboratorio. Otros científicos que estudian huesos de aves han estimado que, en condiciones ideales, el ADN tiene una vida media de aproximadamente 521 años, lo que significa que se descompondría tanto que sería inútil después de aproximadamente 1 millón de años.

A pesar de lo que John Hammond y el Sr. DNA puedan decirte, el ámbar en realidad no hace un buen trabajo para mantener fresco el ADN. Si bien la savia de árbol fosilizada puede preservar los esqueletos de insectos durante decenas de millones de años, el ADN dentro de los insectos se descompone muy rápidamente. Cuando el organismo muere, se liberan enzimas que comienzan a descomponer el ADN casi de inmediato. De manera similar, las momias egipcias pueden parecer bien conservadas —muchas de las proteínas en su cabello y músculos están intactas— pero su ADN típicamente se ha descompuesto rápidamente con el calor. Como regla general, la apariencia externa no es un buen indicador de si el ADN aún está intacto.

Probablemente, el ADN más antiguo jamás encontrado fue descubierto en lodo congelado extraído de la base de una capa de hielo en Groenlandia. Se estima que tiene entre 450.000 y 800.000 años. La muestra contenía material genético de mariposas, pinos y otros organismos. El lodo congelado rompió el récord que anteriormente tenían las plantas congeladas en hielo en Siberia, que crecieron allí hace 400.000 años. Se ha encontrado ADN de neandertal que tiene unos 100.000 años. En lo que respecta a los humanos modernos, el ADN más antiguo recuperado hasta ahora tiene solo entre 5.000 y 7.000 años. En 2008, los investigadores utilizaron muestras de ADN que tenían miles de años para secuenciar el genoma del extinto mamut lanudo. Si bien muchos se han preguntado si podríamos clonar una de las criaturas, tal esfuerzo presenta desafíos gigantescos. Si bien los investigadores españoles resucitaron con éxito una especie extinta de cabra montés en 2009, murió de dificultades respiratorias siete minutos después, probablemente debido a fallas en su ADN.

En sus esfuerzos por identificar a Ricardo III, los investigadores utilizaron un tipo de ADN llamado ADN mitocondrial, llamado así porque está contenido en las mitocondrias de la célula en lugar de en el núcleo. El ADN mitocondrial no contiene el genoma humano completo, por lo que no es tan útil para los propósitos de muchos investigadores. Sin embargo, debido a que es más abundante (a menudo hay cientos de mitocondrias en una célula y solo un núcleo), las probabilidades de encontrar ADN mitocondrial intacto son mayores que el ADN nuclear.


Introducción

“Mi corazonada es, y no estoy solo en esto, que durante la próxima década más o menos se verá esto utilizado técnicamente. La máquina podría ser mucho más pequeña y podría transportar un conjunto de datos mucho mayor ". En 1964, solo 7 años después del descubrimiento de la estructura del ADN 1, Wiener y Neiman discutieron la ventaja potencial de densidad de usar ácidos nucleicos como una forma de almacenamiento de memoria 2. Más de medio siglo después, los avances en nuestra comprensión de las propiedades del ADN han confirmado su alta densidad de información teórica de casi 455 mil millones de GB de datos por gramo 3,

6 órdenes de magnitud mayor que incluso los sistemas de almacenamiento de cinta magnética más avanzados 4. El ADN también proporciona una serie de otras ventajas potenciales únicas que incluyen computación altamente paralelizada dentro del sistema de almacenamiento en sí 5,6, bajos requisitos de energía 7,8,9, transporte rápido de datos de alta capacidad 10, vidas útiles potencialmente más largas y estabilidades de décadas o siglos. en comparación con los medios convencionales que se reemplazan cada 3-5 años, así como la facilidad de replicación 11 mediante enfoques de biología molecular para evitar la degradación. Si bien ha llevado más de la década que predijo Wiener, se ha desarrollado un gran cuerpo de conocimiento en biología molecular 12,13 y sistemas informáticos y de información 14,15 en el período intermedio que ha sentado las bases para el reciente interés e inversión en Tecnologías de almacenamiento de información basadas en ADN.

La naturaleza de la "máquina" de Wiener permanecerá en constante cambio y desarrollo. De hecho, pueden surgir múltiples tipos de sistemas para abordar diferentes aplicaciones, desde el almacenamiento de archivo "escribir una vez-leer-nunca" a largo plazo hasta el almacenamiento de datos altamente dinámico y de acceso frecuente, potencialmente con capacidades computacionales en el almacenamiento. Es importante imaginar estos posibles tipos de sistemas de almacenamiento de información de ADN y los diferentes procesos unitarios que comprenderán estos sistemas, e identificar cómo las propiedades químicas, físicas y de codificación del ADN influirán en su diseño. Dado que el ADN o un análogo será el sustrato de esta clase de sistemas poliméricos, su estabilidad bajo diferentes condiciones ambientales y de proceso será una consideración central del diseño, informando la naturaleza de los procesos unitarios físicos y los algoritmos de codificación.

En la figura 1 se representa un sistema de almacenamiento de ADN de un extremo a otro con procesos unitarios genéricos. Dado que las aplicaciones van desde el almacenamiento en frío hasta los datos de acceso frecuente o incluso manipulados dinámicamente, el ADN está expuesto a una mayor manipulación, como cambios de fase o cizallamiento físico a través de la manipulación de líquidos, y a tipos más distintos de condiciones ambientales, como tampones con diferentes concentraciones de sal y pH. Estos presentan más oportunidades de degradación, así como mecanismos de degradación específicos que pueden influir en las estrategias de codificación y las fuentes de datos y errores de decodificación (Fig. 1). Aquí revisamos lo que se sabe sobre la estabilidad del ADN en cada una de estas condiciones, organizado por su relevancia para sistemas con diferentes escalas de tiempo de funcionamiento. Luego proporcionamos un análisis cuantitativo de las compensaciones relativas en densidad, redundancia física y estrategias de codificación que deben sacrificarse para lograr capacidades de sistema cada vez más sofisticadas, como una mayor frecuencia de acceso y computación en el almacenamiento.

(Arriba) Un sistema genérico basado en ADN que muestra distintos tipos de modos de almacenamiento. (Medio) Características funcionales y físicas de cada modo de almacenamiento. (Abajo) Mecanismos moleculares de daño más relevantes para cada modo de almacenamiento.

También será útil describir las arquitecturas moleculares comunes a casi todos los sistemas de almacenamiento de ADN propuestos hasta la fecha. Los sistemas de almacenamiento de ADN se componen de muchos archivos, y cada archivo consta de muchas cadenas de ADN distintas que normalmente son

150-200 nt siempre que ese sea el límite actual de las químicas de síntesis de fosforamidita, pero podría ser más largo con los avances tecnológicos. Todas las cadenas que comprenden un archivo comparten una secuencia de direcciones común ubicada en uno o ambos extremos de las cadenas. Estas direcciones se pueden leer y recuperar mediante PCR o transcripción. Las mutaciones dentro de las hebras o la pérdida de hebras debido a roturas o degradaciones darían lugar a posibles errores de decodificación o incluso a una pérdida total de información. Por lo tanto, los códigos de corrección de errores se aplican generalmente para ayudar a compensar los errores y las hebras perdidas con la compensación de una densidad de información decreciente.


VII. Trabajando con E. coli

A. Culturas a pequeña escala

Los experimentos con células de E. coli siempre deben realizarse en cultivos frescos, ya sea de una placa recién rayada o de una reserva de glicerol. Para crecer a pequeña escala E. coli cultivo, preparar 3-5 ml de LB (o caldo apropiado - incluir antibiótico si el cultivo contiene un plásmido) en dos tubos estériles de 50 ml. (Nota: se pueden usar tubos más pequeños, pero el cultivo no se aireará adecuadamente y, por lo tanto, no crecerá bien y no se recomienda). Inocular un tubo con una sola colonia de una placa nueva o un raspado de una reserva de glicerol. El segundo tubo se utiliza como control de caldo. Incubar ambos tubos a 37 ° C, agitando vigorosamente durante la noche. Inspeccione los tubos a la mañana siguiente. El control del caldo debe ser claro y el cultivo inoculado debe ser muy turbio. Tome nota de cualquier residuo que se encuentre en los tubos e incube solo por más tiempo si el cultivo no es denso. No permita que las células crezcan demasiado. Úselo inmediatamente. Para algunas aplicaciones, las células se pueden almacenar a 4 ° C durante períodos cortos antes de su uso.

B. Almacenamiento permanente

Para cada cultivo utilizado, en particular, para las cepas recién construidas o para las células que contienen plásmidos, se debe preparar una reserva de glicerol permanente tan pronto como se haya confirmado la construcción y este stock debe colocarse en la colección de stock de laboratorio con la documentación adecuada y la información de ubicación. El incumplimiento de estos procedimientos resultará en sanciones graves. Este procedimiento se refiere no solo a E. coli pero a cualquier organismo para el que se pueda preparar una reserva congelada. Además, todas las construcciones de plásmidos, incluidos los intermedios de construcción, deben mantenerse en las células, no como reservas de ADN desnudo. Para cada construcción, se deben hacer al menos 2 existencias. Para preparar una reserva de glicerol para las células de E. coli, combine 1,4 ml de un cultivo nocturno recién crecido con 0,6 ml de glicerol estéril al 50%. Mezclar bien. Transfiera a dos viales de congelador etiquetados con el nombre de la cepa, la fecha y sus iniciales (no un tubo eppendorf). Coloque inmediatamente en un baño de hielo seco / etanol o en una caja en el congelador a -80 ° C. Anote la ubicación e ingrese los datos en el libro de tensión.

Esta página web es mantenida por Julie B. Wolf, UMBC
Última actualización el 2/3/2010

está diseñado para estudiantes interesados ​​en carreras en ciencias industriales y biomédicas.


¿Cuánto tiempo es estable el ADN en un congelador? - biología

Un sitio web oficial del gobierno de los Estados Unidos

Los sitios web oficiales usan .gov
A .gov El sitio web pertenece a una organización gubernamental oficial de los Estados Unidos.

Los sitios web .gov seguros utilizan HTTPS
A cerrar con llave (Bloquear un candado cerrado

) o https: // significa que se ha conectado de forma segura al sitio web .gov. Comparta información confidencial solo en sitios web oficiales y seguros.

DEPARTAMENTO DE AGRICULTURA DE EE. UU.

Investigación sobre la preservación de los recursos genéticos agrícolas: Fort Collins, CO

Preguntas generales de conservación:

¿Qué son los recursos genéticos? Los recursos genéticos son material vivo como cultivos, ganado, especies relacionadas, variedades raras y en peligro de extinción y razas que incluyen genes, combinaciones genéticas (también conocidas como genotipos) o frecuencias genéticas que dan diversidad a futuras variedades o razas. En la agricultura, los criadores utilizan los recursos genéticos para aumentar los rendimientos y la tolerancia al estrés, mejorar la nutrición y agregar valor, belleza, sabor y adaptabilidad.

¿Qué es el germoplasma? El germoplasma es un conjunto de propágulos que transporta el recurso genético deseado (es decir, genes, combinaciones genéticas o frecuencias de genes).

¿Qué es una adhesión? Una accesión es una muestra de planta genéticamente única de una ubicación geográfica particular. En NLGRP, una accesión puede ser una bolsa de semillas, cultivos de tejidos vegetales o brotes de ramitas de cultivos frutales. A veces, NLGRP almacena más de una muestra de una accesión en particular. Cuando las muestras se vuelven a cultivar o se reproducen, la generación siguiente tiene el mismo número de acceso que la muestra original. La nueva muestra tiene un número de inventario que identifica el número de generación.

¿Qué es un propágulo? Un propágulo es un tejido, órgano o parte de una planta que se puede regenerar en una planta completa (es decir, semillas, esquejes y yemas).

¿Qué es la diversidad genética? La diversidad genética es una variación en la vida que es hereditaria. Los cultivos o las razas de ganado modernas pueden tener poca diversidad debido a la selección repetida de rasgos deseables y al uso generalizado de pocos individuos o variedades. Las poblaciones se vuelven diversas a través de los procesos de mutación y reproducción sexual. La selección natural actúa sobre esta diversidad para favorecer los cambios que permitan la mejor supervivencia en un entorno particular. Las poblaciones que tienen mucha diversidad genética pueden sobrevivir a entornos dinámicos mejor que las poblaciones que tienen poca diversidad genética. La diversidad genética es lo que permite a los criadores mejorar las variedades de plantas y las razas de animales.

¿Qué es un clon? Un clon es un grupo de células genéticamente idénticas que descienden de un único antepasado común. Uno o más organismos descienden asexualmente de un único antepasado, uno que es una réplica exacta de otro (Webster II. The Riverside Publishing Company, 1984).

¿Qué es la criopreservación? La criopreservación es un proceso de enfriamiento de células o varios tipos de tejidos a temperaturas bajo cero para ralentizar de manera efectiva los procesos de vida sin dañar el material. Los tejidos vegetales o las células vegetales generalmente se criopreservan en nitrógeno líquido (-196 o C) o vapor de nitrógeno líquido (aproximadamente -156 o C).

¿Qué son los cultivos de tejidos vegetales? Los cultivos de tejidos vegetales son tejidos, células u órganos vegetales que se mantienen o propagan in vitro en condiciones asépticas en un medio de cultivo estéril. Este método de propagación de plantas se denomina a menudo micropropagación. Las plantas derivadas de un propágulo original (planta, tejido o célula) son clones.

¿Qué es una semilla recalcitrante? Una semilla recalcitrante, a diferencia de la mayoría de las semillas de cultivos, es una semilla que no puede sobrevivir al secado y, por lo tanto, no puede sobrevivir en el congelador. La conservación de semillas recalcitrantes requiere un procedimiento que evite el daño por secado o congelación. Esto se ha logrado en varias especies mediante la extirpación de la parte en crecimiento de la semilla, optimizando el contenido de agua y enfriando muy rápidamente. Las semillas recalcitrantes son producidas frecuentemente por árboles forestales de zonas templadas, especies ribereñas y plantas de los trópicos. Ejemplos de semillas recalcitrantes son semillas de roble, arroz silvestre y cítricos.

¿Por qué el NLGRP está ubicado en Fort Collins, Colorado? El clima seco fue la razón principal por la que el Laboratorio Nacional de Almacenamiento de Semillas del USDA (NSSL) estaba ubicado en Fort Collins, CO. Con una humedad relativa promedio de alrededor del 30%, se necesitó poco esfuerzo para ajustar el contenido de humedad de las semillas al nivel óptimo necesario para almacenamiento a largo plazo. En la década de 1950, un profesor de la Universidad Estatal de Colorado, el Dr. D.W. (Scotty) Robertson, fue muy activo en la promoción de la preservación del germoplasma. Un criador de cebada, el Dr. Robertson, argumentó que se debería establecer y trabajar una colección base de recursos genéticos para que el Laboratorio se construyera en el campus de la Universidad Estatal de Colorado. La Beet Sugar Development Foundation también apoyó estos esfuerzos.

¿Cuál es la capacidad NLGRP? El NLGRP tiene capacidad para almacenar entre uno y 1,5 millones de accesiones, según el tamaño del propágulo, en bóvedas de almacenamiento refrigeradas a -18 o C (almacenamiento convencional). Además, el NCGRP tiene una capacidad de 220 criotanques, cada uno de los cuales contiene aproximadamente 3.000 semillas y 70.000 accesiones de semen.

¿Qué tan seguras son las colecciones? La instalación tiene acceso protegido a todas las áreas de trabajo del edificio. Las áreas de almacenamiento, incluidas las cámaras frigoríficas de semillas y la sala criogénica, están aún más restringidas por seguridad adicional con acceso limitado de solo unas pocas personas, puertas cerradas adicionales, cámaras de seguridad e información codificada en bolsas de muestras. El área de la bóveda está fortificada contra tornados e inundaciones y hay sistemas mecánicos de respaldo.

¿Alguien puede obtener semillas de NLGRP? Las distribuciones se realizan con fines de investigación desde los sitios de NPGS ubicados en los EE. UU.

¿De dónde proviene el germoplasma y quién lo dona? El germoplasma proviene de todo el mundo y es donado por recolectores, criadores o expertos en sistemática que localizan material con características inusuales o interesantes que eventualmente pueden ser de utilidad en la agricultura. Por ejemplo, un recolector puede encontrar una manzana con un sabor inusual o una variedad local de trigo resistente a los pulgones. La mayor parte del germoplasma para cultivos agrícolas proviene del área donde evolucionó ese cultivo. Se cree que esta área, conocida como el Centro para la Diversidad, tiene la mayor variabilidad genética en el área geográfica más pequeña.

¿NLGRP salva especies de plantas en peligro de extinción? En colaboración con grupos conservacionistas, almacenamos semillas de especies en peligro de extinción. Esta actividad puede preservar la diversidad genética restante de una especie en peligro de extinción hasta que se reintroduzca en hábitats nativos.

¿Qué tan grande es la colección de plantas NLGRP? Hay más de 500.000 accesiones en la colección. Cada accesión contiene alrededor de 3000 a 5000 semillas, dependiendo de la biología reproductiva de la especie.

¿Cuántas especies hay en la colección de plantas NLGRP? Aproximadamente 12.000. Las necesidades cambiantes de la agricultura y los paisajes de los EE. UU. Conducirán a un aumento inevitable en el número de especies recolectadas y almacenadas en NLGRP.

¿Cómo solicito germoplasma? Busque y solicite germoplasma utilizando GRIN-Global.

¿Cuál es la mejor forma de almacenar semillas? Deje que las semillas se sequen durante algunas semanas en un lugar con aproximadamente un 20% de humedad relativa. Luego, almacene las semillas en recipientes a prueba de vapor, como un frasco de vidrio o una bolsa sellada a prueba de humedad, en un lugar frío como un congelador doméstico.

¿Cuánto tiempo pueden sobrevivir las semillas almacenadas? La longevidad de la semilla depende de las condiciones de almacenamiento y la calidad de la semilla. Esperamos que la mayoría de las semillas sin daños que se secan adecuadamente sobrevivan unos cien años en almacenamiento convencional (-18 ° C) y unos mil años en condiciones criogénicas (nitrógeno líquido).

¿Cuál es la semilla viva más antigua? Los estudios más confiables muestran que algunas semillas en el suelo en sitios arqueológicos sobrevivieron de 100 a 1700 años. (por ejemplo, Odum 1965. Germinación de semillas antiguas: observaciones florísticas y experimentos con muestras de suelo fechadas arqueológicas. Dan. Bot, Arkiv 24 (2): 1-70 Shen-Miller, J., Mudgett, MB, Schopf, JW, Clarke, S., y Berger, R. 1995. Excepcional longevidad de la semilla y crecimiento robusto: Antiguo loto sagrado de China. American Journal of Botany).

¿Cuánto dura el ADN? El ADN, el código genético, que se encuentra en toda la vida, es una molécula muy estable. Se han encontrado fragmentos de miles de años en artefactos arqueológicos, especialmente si los artefactos se han mantenido secos o libres de microbios que causan descomposición.

¿Puedo plantar semillas de una manzana que realmente disfruté? Puede plantar semillas de esa manzana y obtener un árbol en aproximadamente 5 a 10 años, pero la fruta del nuevo árbol no será la misma que la manzana que disfrutó. Esto se debe a que la calidad de la fruta es específica de la planta madre y el árbol madre y el árbol descendiente son genéticamente diferentes. La mayoría de los cultivos de frutas deben polinizar de forma cruzada para producir semillas. Para los cultivos de frutas, la misma línea genética generalmente se mantiene injertando la yema de la planta madre en un patrón o enraizando tallos que se cortan de la planta madre.


Asegúrese de que se mantenga la calidad de su muestra

La estabilidad de sus muestras biológicas es importante para garantizar que sus datos y resultados sean precisos y no estén sesgados. La mejor manera de asegurarse de que sus muestras permanezcan estables durante el transporte y el almacenamiento es asegurarse de tener un método de recolección de muestras confiable que pueda estabilizar eficazmente su ADN durante largos períodos de tiempo a temperaturas ambiente y elevadas.

Si está interesado en obtener más información sobre nuestros productos Oragene® y ORAcollect®, envíenos un correo electrónico a [email protected] o haga clic en el botón a continuación para solicitar kits de prueba para su evaluación.

Blogs relacionados:

Referencias:

[1] Hansen y col. Recolección de muestras de sangre, saliva y células bucales en un estudio piloto sobre la comparación de la cohorte de enfermeras danesas de la tasa de respuesta y la calidad del ADN genómico. Biomarcadores y prevención del epidermiol del cáncer. 2072-6 (2007).

[2] Galbete C y col. Los factores del estilo de vida modifican el riesgo de obesidad vinculado a las variantes PPARG2 y FTO en una población anciana: un análisis transversal en el proyecto SUN. Genes Nutr. 8(1):61-67 (2013).

[3] Anthonappa y col. Evaluación de la estabilidad de almacenamiento a largo plazo de la saliva como fuente de ADN humano. Clin Oral Invest 17:1719-1725 (2013).

[4] Davis R y col. Recogida de muestras dentro del CRN: una valoración crítica. CRN (2010).

[8] Karni y col. Degradación térmica del ADN. ADN y biología celular. 32. (2013) 10.1089 / dna.2013.2056.


¿Cuánto dura el ADN?

Incluso una mínima exposición a la ciencia forense en programas como CSI y NCIS impresionará al espectador lo enorme que es el análisis de ADN. Es lo opuesto a la evidencia circunstancial: prueba innegable de la identidad de una persona que es imposible de falsificar, salvo cambiar una muestra por otra. La técnica se puede aplicar a víctimas de asesinato o reyes ingleses muertos hace mucho tiempo o hijos ilegítimos y sus padres que eluden la custodia, cualquier tema del que se pueda extraer información genética intacta, y eso es lo que hace que el ADN sea una herramienta tan valiosa en el estudio antropológico como lo es. en las investigaciones policiales. Para un sujeto muerto hace mucho tiempo, el ADN tiene una fecha de caducidad, pero ¿cuándo es exactamente?

La fórmula completa para la vida humana está codificada en las moléculas submicroscópicas de ácido desoxirribonucleico, y ha estado presente en todas las etapas de la evolución. Al igual que las huellas dactilares, el código genético es particular de un individuo, lo que lo convierte en un identificador único en ausencia de otra información, como los registros dentales modernos. El ADN, sin embargo, es frágil y se descompone con el tiempo. La duración del proceso de descomposición variará según las circunstancias en las que se encuentre. Tomemos, por ejemplo, si el ADN está expuesto a los elementos: al igual que el cuerpo humano, el ADN se descompone con una rapidez creciente en presencia de calor, agua, luz solar y oxígeno. Esas condiciones esenciales de la vida también aceleran el proceso de la muerte, haciendo que el ADN sea potencialmente inútil para el análisis en cuestión de semanas.

Los científicos han estimado que en las condiciones más ideales, el ADN teóricamente puede sobrevivir durante un máximo de un millón de años. Aunque un equipo de investigadores afirmó recientemente haber descubierto material genético de 419 millones de años perteneciente a bacterias prehistóricas en la cuenca de Michigan, otros en el campo han refutado en voz alta la afirmación, especialmente a la luz de una muestra anterior que se cree que tiene 250 millones de años. viejo, pero luego probado contaminado por la presencia de ADN moderno. Las muestras de ADN reales más antiguas provienen de Groenlandia (la helada, a diferencia de Islandia, la verde), extraídas de debajo de una milla de hielo, un "congelador natural perfecto" para la conservación del ADN. Las muestras de 450.000 a 800.000 años de antigüedad proporcionan evidencia de vida verde en la masa de tierra ahora en gran parte estéril.

En lo que respecta al material genético humano, el récord del ADN neandertal más antiguo lo tiene una muestra de 100.000 años de antigüedad encontrada en una cueva belga. La muestra de ADN humano de mayor duración se descubrió en el noreste de España y cuenta con una edad de supervivencia de 7000 años. En ambos casos, las técnicas impulsadas por la Dra. Rhonda Roby permitieron a los investigadores usar ADN mitocondrial en lugar del tipo que se encuentra en el núcleo celular, aunque el ADN mitocondrial solo contiene información genética parcial, proporciona evidencia suficiente para la identificación y está presente en mayor abundancia que el nuclear. ADN, aumentando sus probabilidades de sobrevivir.

¿Cuánto dura el ADN? La respuesta corta es que es complicado y está determinado por una serie de factores impredecibles, como el clima y el lugar de descanso final del organismo. Tu ADN puede ser el legado molecular que dejas atrás, pero una vez que estás muerto, no hay mucho que puedas hacer al respecto.


Contenido

El modelo de doble hélice de la estructura del ADN se publicó por primera vez en la revista Naturaleza por James Watson y Francis Crick en 1953, [5] (coordenadas X, Y, Z en 1954 [6]) basado en el trabajo de Rosalind Franklin y su alumno Raymond Gosling, quien tomó la imagen crucial de difracción de rayos X del ADN etiquetado como "Foto 51", [7] [8] y Maurice Wilkins, Alexander Stokes y Herbert Wilson, [9] e información química y bioquímica de emparejamiento de bases por Erwin Chargaff. [10] [11] [12] [13] [14] [15] El modelo anterior era ADN de cadena triple. [dieciséis]

La comprensión de que la estructura del ADN es la de una doble hélice esclareció el mecanismo de apareamiento de bases mediante el cual la información genética se almacena y copia en los organismos vivos y es considerado uno de los descubrimientos científicos más importantes del siglo XX. Crick, Wilkins y Watson recibieron cada uno un tercio del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1962 por sus contribuciones al descubrimiento. [17]

La hibridación es el proceso de unión de pares de bases complementarios para formar una doble hélice. La fusión es el proceso mediante el cual se rompen las interacciones entre las hebras de la doble hélice, separando las dos hebras de ácido nucleico. Estos enlaces son débiles y se separan fácilmente mediante un calentamiento suave, enzimas o fuerza mecánica. La fusión se produce preferentemente en determinados puntos del ácido nucleico. [18] T y A regiones ricas se derriten más fácilmente que C y GRAMO regiones ricas. Algunos pasos de bases (pares) también son susceptibles a la fusión del ADN, como T A y T G. [19] Estas características mecánicas se reflejan en el uso de secuencias como TATA al comienzo de muchos genes para ayudar a la ARN polimerasa a fundir el ADN para la transcripción.

La separación de las hebras por calentamiento suave, como se usa en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), es simple, siempre que las moléculas tengan menos de aproximadamente 10,000 pares de bases (10 kilopares de bases o 10 kpb). El entrelazamiento de las cadenas de ADN dificulta la separación de segmentos largos. La célula evita este problema al permitir que sus enzimas de fusión de ADN (helicasas) trabajen simultáneamente con las topoisomerasas, que pueden escindir químicamente la columna vertebral de fosfato de una de las hebras para que pueda girar alrededor de la otra. Las helicasas desenrollan las hebras para facilitar el avance de las enzimas lectoras de secuencias como la ADN polimerasa.

La geometría de una base o un paso de par de bases se puede caracterizar por 6 coordenadas: desplazamiento, deslizamiento, subida, inclinación, balanceo y giro. Estos valores definen con precisión la ubicación y orientación en el espacio de cada base o par de bases en una molécula de ácido nucleico en relación con su predecesora a lo largo del eje de la hélice. Juntos, caracterizan la estructura helicoidal de la molécula. En regiones de ADN o ARN donde el normal estructura se interrumpe, el cambio en estos valores se puede utilizar para describir dicha interrupción.

Para cada par de bases, considerado en relación con su predecesor, existen las siguientes geometrías de pares de bases a considerar: [20] [21] [22]

  • Cortar
  • Estirarse
  • Tambalear
  • Hebilla
  • Hélice: rotación de una base con respecto a la otra en el mismo par de bases.
  • Apertura
  • Cambio: desplazamiento a lo largo de un eje en el plano del par de bases perpendicular al primero, dirigido del surco menor al mayor.
  • Diapositiva: desplazamiento a lo largo de un eje en el plano del par de bases dirigido de una hebra a la otra.
  • Subir: desplazamiento a lo largo del eje de la hélice.
  • Inclinación: rotación alrededor del eje de cambio.
  • Rollo: rotación alrededor del eje de deslizamiento.
  • Giro: rotación alrededor del eje de subida.
  • desplazamiento x
  • desplazamiento y
  • inclinación
  • propina
  • terreno de juego: la altura por vuelta completa de la hélice.

La elevación y el giro determinan la inclinación y la inclinación de la hélice. Las otras coordenadas, por el contrario, pueden ser cero. El deslizamiento y el desplazamiento son típicamente pequeños en el ADN B, pero son sustanciales en el ADN A y Z. El balanceo e inclinación hacen que los pares de bases sucesivos sean menos paralelos y, por lo general, son pequeños.

Tenga en cuenta que la "inclinación" a menudo se ha utilizado de manera diferente en la literatura científica, refiriéndose a la desviación del primer eje de pares de bases entre cadenas de la perpendicularidad al eje de la hélice. Esto corresponde al deslizamiento entre una sucesión de pares de bases, y en las coordenadas basadas en hélice se denomina propiamente "inclinación".

Se cree que al menos tres conformaciones de ADN se encuentran en la naturaleza, A-ADN, B-ADNy Z-DNA. los B Se cree que la forma descrita por James Watson y Francis Crick predomina en las células. [23] Tiene 23,7 Å de ancho y se extiende 34 Å por 10 pb de secuencia. La doble hélice da una vuelta completa alrededor de su eje cada 10,4–10,5 pares de bases en solución. Esta frecuencia de torsión (denominada helicoidal terreno de juego) depende en gran medida de las fuerzas de apilamiento que ejerce cada base sobre sus vecinos de la cadena. La configuración absoluta de las bases determina la dirección de la curva helicoidal para una conformación dada.

El A-DNA y Z-DNA difieren significativamente en su geometría y dimensiones del B-DNA, aunque todavía forman estructuras helicoidales. Durante mucho tiempo se pensó que la forma A solo se produce en muestras deshidratadas de ADN en el laboratorio, como las que se utilizan en experimentos cristalográficos, y en emparejamientos híbridos de cadenas de ADN y ARN, pero la deshidratación del ADN ocurre in vivo, y el A-ADN es ahora se sabe que tiene funciones biológicas. Los segmentos de ADN que las células han metilado con fines regulatorios pueden adoptar la geometría Z, en la que las hebras giran alrededor del eje helicoidal en sentido opuesto al A-ADN y B-ADN. También hay evidencia de complejos de proteína-ADN que forman estructuras de Z-ADN.

Otras conformaciones son posibles A-DNA, B-DNA, C-DNA, E-DNA, [24] L-DNA (la forma enantiomérica de D-DNA), [25] P-DNA, [26] S-DNA, Z-DNA, etc. se han descrito hasta ahora. [27] De hecho, solo las letras F, Q, U, V e Y están disponibles [actualización] para describir cualquier nueva estructura de ADN que pueda aparecer en el futuro. [28] [29] Sin embargo, la mayoría de estas formas se han creado sintéticamente y no se han observado en sistemas biológicos naturales. [ cita necesaria ] También hay formas de ADN de triple cadena y formas cuádruples como el G-quadruplex y el i-motif.

Características estructurales de las tres formas principales de ADN [30] [31] [32]
Atributo de geometría A-ADN B-ADN ADN-Z
Sentido de la hélice diestro diestro zurdo
Unidad de repetición 1 pb 1 pb 2 pb
Rotación / pb 32.7° 34.3° 60°/2
pb / turno 11 10.5 12
Inclinación de pb al eje +19° −1.2° −9°
Subir / bp a lo largo del eje 2,3 Å (0,23 nm) 3,32 Å (0,332 nm) 3,8 Å (0,38 nm)
Paso / giro de hélice 28,2 Å (2,82 nm) 33,2 Å (3,32 nm) 45,6 Å (4,56 nm)
Giro medio de la hélice +18° +16°
Ángulo de glucosilo anti anti C: anti,
G: syn
Fruncir el azúcar C3'-endo C2'-endo C: C2'-endo,
G: C2'-exo
Diámetro 23 Å (2,3 nm) 20 Å (2,0 nm) 18 Å (1,8 nm)

Grooves Editar

Las hebras helicoidales gemelas forman la columna vertebral del ADN. Se puede encontrar otra doble hélice trazando los espacios, o ranuras, entre las hebras. Estos huecos son adyacentes a los pares de bases y pueden proporcionar un sitio de unión. As the strands are not directly opposite each other, the grooves are unequally sized. One groove, the major groove, is 22 Å wide and the other, the minor groove, is 12 Å wide. [33] The narrowness of the minor groove means that the edges of the bases are more accessible in the major groove. As a result, proteins like transcription factors that can bind to specific sequences in double-stranded DNA usually make contacts to the sides of the bases exposed in the major groove. [4] This situation varies in unusual conformations of DNA within the cell (see below), but the major and minor grooves are always named to reflect the differences in size that would be seen if the DNA is twisted back into the ordinary B form.

Non-double helical forms Edit

Alternative non-helical models were briefly considered in the late 1970s as a potential solution to problems in DNA replication in plasmids and chromatin. However, the models were set aside in favor of the double-helical model due to subsequent experimental advances such as X-ray crystallography of DNA duplexes and later the nucleosome core particle, and the discovery of topoisomerases. Also, the non-double-helical models are not currently accepted by the mainstream scientific community. [34] [35]

DNA is a relatively rigid polymer, typically modelled as a worm-like chain. It has three significant degrees of freedom bending, twisting, and compression, each of which cause certain limits on what is possible with DNA within a cell. Twisting-torsional stiffness is important for the circularisation of DNA and the orientation of DNA bound proteins relative to each other and bending-axial stiffness is important for DNA wrapping and circularisation and protein interactions. Compression-extension is relatively unimportant in the absence of high tension.

Persistence length, axial stiffness Edit

DNA in solution does not take a rigid structure but is continually changing conformation due to thermal vibration and collisions with water molecules, which makes classical measures of rigidity impossible to apply. Hence, the bending stiffness of DNA is measured by the persistence length, defined as:

The length of DNA over which the time-averaged orientation of the polymer becomes uncorrelated by a factor of mi. [ cita necesaria ]

This value may be directly measured using an atomic force microscope to directly image DNA molecules of various lengths. In an aqueous solution, the average persistence length is 46–50 nm or 140–150 base pairs (the diameter of DNA is 2 nm), although can vary significantly. This makes DNA a moderately stiff molecule.

The persistence length of a section of DNA is somewhat dependent on its sequence, and this can cause significant variation. The variation is largely due to base stacking energies and the residues which extend into the minor and major grooves.

Models for DNA bending Edit

Stacking stability of base steps (B DNA) [36]
Paso Stacking ΔG
/kcal mol −1
T A -0.19
T G o C A -0.55
C G -0.91
A G o C T -1.06
A A o T T -1.11
A -1.34
G A o T C -1.43
C C o G G -1.44
A C o G T -1.81
G C -2.17

At length-scales larger than the persistence length, the entropic flexibility of DNA is remarkably consistent with standard polymer physics models, such as the Kratky-Porod worm-like chain model. [37] Consistent with the worm-like chain model is the observation that bending DNA is also described by Hooke's law at very small (sub-piconewton) forces. For DNA segments less than the persistence length, the bending force is approximately constant and behaviour deviates from the worm-like chain predictions.

This effect results in unusual ease in circularising small DNA molecules and a higher probability of finding highly bent sections of DNA. [38]

Bending preference Edit

DNA molecules often have a preferred direction to bend, i.e., anisotropic bending. This is, again, due to the properties of the bases which make up the DNA sequence - a random sequence will have no preferred bend direction, i.e., isotropic bending.

Preferred DNA bend direction is determined by the stability of stacking each base on top of the next. If unstable base stacking steps are always found on one side of the DNA helix then the DNA will preferentially bend away from that direction. As bend angle increases then steric hindrances and ability to roll the residues relative to each other also play a role, especially in the minor groove. A y T residues will be preferentially be found in the minor grooves on the inside of bends. This effect is particularly seen in DNA-protein binding where tight DNA bending is induced, such as in nucleosome particles. See base step distortions above.

DNA molecules with exceptional bending preference can become intrinsically bent. This was first observed in trypanosomatid kinetoplast DNA. Typical sequences which cause this contain stretches of 4-6 T y A residues separated by GRAMO y C rich sections which keep the A and T residues in phase with the minor groove on one side of the molecule. Por ejemplo:

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
GRAMO A T T C C C A A A A A T GRAMO T C A A A A A A T A GRAMO GRAMO C A A A A A A T GRAMO C C A A A A A A T C C C A A A C

The intrinsically bent structure is induced by the 'propeller twist' of base pairs relative to each other allowing unusual bifurcated Hydrogen-bonds between base steps. At higher temperatures this structure is denatured, and so the intrinsic bend is lost.

All DNA which bends anisotropically has, on average, a longer persistence length and greater axial stiffness. This increased rigidity is required to prevent random bending which would make the molecule act isotropically.

Circularization Edit

DNA circularization depends on both the axial (bending) stiffness and torsional (rotational) stiffness of the molecule. For a DNA molecule to successfully circularize it must be long enough to easily bend into the full circle and must have the correct number of bases so the ends are in the correct rotation to allow bonding to occur. The optimum length for circularization of DNA is around 400 base pairs (136 nm) [ cita necesaria ] , with an integral number of turns of the DNA helix, i.e., multiples of 10.4 base pairs. Having a non integral number of turns presents a significant energy barrier for circularization, for example a 10.4 x 30 = 312 base pair molecule will circularize hundreds of times faster than 10.4 x 30.5 ≈ 317 base pair molecule. [39]

The bending of short circularized DNA segments is non-uniform. Rather, for circularized DNA segments less than the persistence length, DNA bending is localised to 1-2 kinks that form preferentially in AT-rich segments. If a nick is present, bending will be localised to the nick site. [38]

Elastic stretching regime Edit

Longer stretches of DNA are entropically elastic under tension. When DNA is in solution, it undergoes continuous structural variations due to the energy available in the thermal bath of the solvent. This is due to the thermal vibration of the molecule combined with continual collisions with water molecules. For entropic reasons, more compact relaxed states are thermally accessible than stretched out states, and so DNA molecules are almost universally found in a tangled relaxed layouts. For this reason, one molecule of DNA will stretch under a force, straightening it out. Using optical tweezers, the entropic stretching behavior of DNA has been studied and analyzed from a polymer physics perspective, and it has been found that DNA behaves largely like the Kratky-Porod worm-like chain model under physiologically accessible energy scales.

Phase transitions under stretching Edit

Under sufficient tension and positive torque, DNA is thought to undergo a phase transition with the bases splaying outwards and the phosphates moving to the middle. This proposed structure for overstretched DNA has been called P-form DNA, in honor of Linus Pauling who originally presented it as a possible structure of DNA. [26]

Evidence from mechanical stretching of DNA in the absence of imposed torque points to a transition or transitions leading to further structures which are generally referred to as S-form DNA. These structures have not yet been definitively characterised due to the difficulty of carrying out atomic-resolution imaging in solution while under applied force although many computer simulation studies have been made (for example, [40] [41] ).

Proposed S-DNA structures include those which preserve base-pair stacking and hydrogen bonding (GC-rich), while releasing extension by tilting, as well as structures in which partial melting of the base-stack takes place, while base-base association is nonetheless overall preserved (AT-rich).

Periodic fracture of the base-pair stack with a break occurring once per three bp (therefore one out of every three bp-bp steps) has been proposed as a regular structure which preserves planarity of the base-stacking and releases the appropriate amount of extension, [42] with the term "Σ-DNA" introduced as a mnemonic, with the three right-facing points of the Sigma character serving as a reminder of the three grouped base pairs. The Σ form has been shown to have a sequence preference for GNC motifs which are believed under the GNC hypothesis to be of evolutionary importance. [43]

The B form of the DNA helix twists 360° per 10.4-10.5 bp in the absence of torsional strain. But many molecular biological processes can induce torsional strain. A DNA segment with excess or insufficient helical twisting is referred to, respectively, as positively or negatively superenrollado. ADN en vivo is typically negatively supercoiled, which facilitates the unwinding (melting) of the double-helix required for RNA transcription.

Within the cell most DNA is topologically restricted. DNA is typically found in closed loops (such as plasmids in prokaryotes) which are topologically closed, or as very long molecules whose diffusion coefficients produce effectively topologically closed domains. Linear sections of DNA are also commonly bound to proteins or physical structures (such as membranes) to form closed topological loops.

Francis Crick was one of the first to propose the importance of linking numbers when considering DNA supercoils. In a paper published in 1976, Crick outlined the problem as follows:

In considering supercoils formed by closed double-stranded molecules of DNA certain mathematical concepts, such as the linking number and the twist, are needed. The meaning of these for a closed ribbon is explained and also that of the writhing number of a closed curve. Some simple examples are given, some of which may be relevant to the structure of chromatin. [44]

Analysis of DNA topology uses three values:

  • L = linking number - the number of times one DNA strand wraps around the other. It is an integer for a closed loop and constant for a closed topological domain.
  • T = twist - total number of turns in the double stranded DNA helix. This will normally tend to approach the number of turns that a topologically open double stranded DNA helix makes free in solution: number of bases/10.5, assuming there are no intercalating agents (e.g., ethidium bromide) or other elements modifying the stiffness of the DNA.
  • W = writhe - number of turns of the double stranded DNA helix around the superhelical axis
  • L = T + W and ΔL = ΔT + ΔW

Any change of T in a closed topological domain must be balanced by a change in W, and vice versa. This results in higher order structure of DNA. A circular DNA molecule with a writhe of 0 will be circular. If the twist of this molecule is subsequently increased or decreased by supercoiling then the writhe will be appropriately altered, making the molecule undergo plectonemic or toroidal superhelical coiling.

When the ends of a piece of double stranded helical DNA are joined so that it forms a circle the strands are topologically knotted. This means the single strands cannot be separated any process that does not involve breaking a strand (such as heating). The task of un-knotting topologically linked strands of DNA falls to enzymes termed topoisomerases. These enzymes are dedicated to un-knotting circular DNA by cleaving one or both strands so that another double or single stranded segment can pass through. This un-knotting is required for the replication of circular DNA and various types of recombination in linear DNA which have similar topological constraints.

The linking number paradox Edit

For many years, the origin of residual supercoiling in eukaryotic genomes remained unclear. This topological puzzle was referred to by some as the "linking number paradox". [45] However, when experimentally determined structures of the nucleosome displayed an over-twisted left-handed wrap of DNA around the histone octamer, [46] [47] this paradox was considered to be solved by the scientific community.


Epidemiología

Adenovirus infections are widely distributed in human populations. The highest susceptibility is found among children from 6 months to 2 years of age and extends to the group of 5 to 9 year old children. Types 2, 1, 3, 5, 7, and 6 (in that order) are most frequently isolated from adenovirus-infected children, with types 1 and 2 constituting some 60 percent of all isolates. Nevertheless, adenovirus infections are responsible for only 2 to 5 percent of acute respiratory infections in children.

Adenovirus also infects military recruits in the United States, where this infection has been studied well, and most likely in other countries as well. Adenovirus types 4, 7, and 3 cause acute respiratory diseases, including pneumonia, in this population.

Adenoviruses have been isolated from severely immunocompromised patients, such as those with acquired immune deficiency syndrome (AIDS). Many of these isolates, including the adenovirus types 42 to 47, are found in the urine of AIDS patients.


Relacionado

Wyss Institute
Center for Life Science Bldg.
3 Blackfan Circle
Boston, MA 02115
Map and directions


Ver el vídeo: Explicacion adn (Agosto 2022).