fisio

UNIVERSIDAD PERUANA CAYETANO HEREDIA
FACULTAD DE CIENCIAS Y FILOSOFIA
DEPARTAMENTO BIOQUIMICA, BIOLOGIA MOLECULAR Y FARMACOLOGIA
SECCION BIOQUIMICA Y BIOLOGIA MOLECULAR

BIOINFORMÁTICA 2008-I
Prof. Mirko Zimic


Alineamiento Simple (global y local) de secuencias.





1. OBJETIVOS

a) Conocer los diferentes métodos utilizados para el alineamiento simple de secuencias, deaminoácidos y nucleótidos.
b) Comprender la diferencia entre un alineamiento local y global.


2. INTRODUCCIÓN

¿Qué es una secuencia?
Es una serie de elementos encadenados uno detrás de otros y que determinan, en parte, la estructura tridimensional de una molécula. Existen secuencias de nucleótidos y secuencias de aminoácidos, dependiendo de la molécula a que nos refiramos (ADN/ARN o proteínas).La secuencia se representa por letras, de acuerdo a la nomenclatura de la molécula en cuestión.
 
¿Para qué comparar secuencias?
Se puede decir que la comparación de secuencias es una forma de hacer arqueología, de descubrir qué partes de las secuencias son más importantes (están más conservadas) y descubrir qué proteínas tienen un origen común (que tienen un mismo origen evolutivo). Lacomparación de secuencias también nos puede servir para predecir la estructura de las proteínas (las proteínas homólogas tienen una misma arquitectura tridimensional), o también nos puede ayudar a predecir la función de las proteínas, aunque en este aspecto hay que ser cautelosos ya que a lo largo de la evolución proteínas con un origen común pueden terminar desarrollando distintas funciones.

Una delas aplicaciones más importantes del alineamiento de secuencias es la determinación de una similitud suficiente entre dos o más secuencias que justifique la inferencia de una homología evolutiva entre ellas. La homología indica si dos secuencias son homólogas o no, dependiendo del grado de similitud y la significancia estadística del alineamiento. Es poco probable que dos proteínas con secuenciassimilares de aminoácidos hayan evolucionado independientemente. Tales similitudes indican, por lo tanto, que las dos proteínas deben estar relacionadas y que comparten un ancestro común. Las proteínas relacionadas se dice que son homólogas.

¿Por qué varían las secuencias entre si?
Durante la evolución, los genes sufren mutaciones (por ej.: cambios puntuales, rearreglos, duplicaciones). Comoresultado, algunas proteínas sufren cambios, por ejemplo a nivel de su estructura primaria que puede determinar un cambio o no en su estructura terciaria. Además de estas mutaciones puntuales (sustitución de un aminoácido por otro), la secuencia de una proteína puede perder algunos de sus aminoácidos (mutación por deleción) o tener aminoácidos insertados (mutación por inserción). Estos cambiosposibilitan que ciertas proteínas contengan regiones que presentan homología con varias otras proteínas. Si se examinan las diferencias entre dos proteínas homólogas, se observa una tendencia general de encontrar residuos de aminoácidos químicamente similares en la misma posición (residuos conservados) en ciertas regiones. La sustitución, por ejemplo, de un residuo acídico (ej.: Glu por Asp) esprobable de tener una menor consecuencia para las interacciones con residuos cercanos que la sustitución de Glu por Val, un residuo hidrofóbico.

Al encontrar un alto grado de similitud de secuencia entre dos proteínas, uno podría inferir que comparten una historia evolutiva común, y a partir de ello podríamos anticipar que tendrán estructuras 3D similares así como funciones biológicas similares(figura 1). Todo esto tomando en cuenta que las condiciones del medio ambiente se mantengan las mismas, de manera que la función se haya preservado durante el curso de la evolución.




¿Cómo comparar secuencias?
La elección de comparar secuencias de nucleótidos o de aminoácidos depende de la información que busquemos. Uno de los aspectos más importantes para decidir qué queremos...