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DNA as a Genetic Template

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Two structural features of the DNA molecule provide a basis for the mechanisms of heredity: the four nucleotide bases and its double-stranded nature. The Watson-Crick model of double-helical DNA structure, proposed in 1952, drew heavily upon the X-ray crystallography work of researchers Rosalind Franklin and Maurice Wilkins. Watson, Crick, and Wilkins jointly received the Nobel Prize in Physiology or Medicine for their work in 1962. Franklin was, controversially, excluded from the prize for...
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The DNA Helix

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Deoxyribonucleic acid, or DNA, is the genetic material responsible for passing traits from generation to generation in all organisms and most viruses. DNA is composed of two strands of nucleotides that wind around each other to form a spring-like structure called a double helix. However, the double helix is not perfectly symmetrical. Instead, there are regularly occurring grooves in the structure. The major groove occurs where the sugar-phosphate backbones are relatively far apart. This space...
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Evolución del ADN funcional de seis nucleótidos.

Liqin Zhang1, Zunyi Yang2, Kwame Sefah1

  • 1†Department of Chemistry, Department of Physiology and Functional Genomics, UF Health Cancer Center, UF Genetics Institute, University of Florida, Gainesville, Florida 32611, United States.

Journal of the American Chemical Society
|May 13, 2015
PubMed
Resumen

Los biólogos sintéticos han ampliado el ADN.

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Área de la Ciencia:

  • Biología sintética Biología sintética.
  • Biología molecular La biología molecular.
  • La bioquímica es la bioquímica.

Sus antecedentes:

  • El ADN estándar utiliza cuatro nucleótidos (GACT), lo que limita la densidad de información y las capacidades funcionales.
  • La biología sintética tiene como objetivo expandir el alfabeto genético para mejorar el rendimiento molecular.
  • La geometría de emparejamiento de Watson-Crick es un principio fundamental en la estructura y replicación del ADN.

Objetivo del estudio:

  • Para investigar la utilidad de la incorporación de dos nuevos nucleótidos, Z y P, en el ADN.
  • Evaluar la capacidad de una biblioteca GACTZP para evolucionar moléculas con unión selectiva a las células cancerosas.
  • Explorar el espacio de secuencia y el potencial funcional de los sistemas genéticos expandidos.

Principales métodos:

  • La inclusión de nucleótidos sintéticos Z y P en una biblioteca de ADN para el laboratorio de evolución in vitro (LIVE).
  • Presión de selección aplicada para evolucionar oligonucleótidos que se unen selectivamente a las células de cáncer de hígado.
  • Análisis de especies vinculantes recuperadas para identificar secuencias que contienen nucleótidos Z y P.

Principales resultados:

  • Más de una docena de especies de ADN con capacidades de unión selectiva fueron recuperadas de la biblioteca GACTZP.
  • Los aglutinantes más efectivos contenían nucleótidos Z y/o P, a menudo en múltiples posiciones adyacentes.
  • Los aglutinantes más débiles carecían de Z y P, lo que sugiere que estos nuevos nucleótidos mejoran la funcionalidad de unión.

Conclusiones:

  • La biblioteca GACTZP expande significativamente el espacio de secuencia accesible y el repertorio funcional del ADN.
  • Los nucleótidos sintéticos Z y P mejoran la capacidad de los oligonucleótidos para desarrollar funciones moleculares específicas.
  • Los sistemas genéticos expandidos ofrecen reservas más ricas de funcionalidad en comparación con las bibliotecas de ADN estándar.