Confinement, structural correlations and flexibility in the melting transition of DNA

  1. GONZÁLEZ RODRÍGUEZ, ADRIÁN
unter der Leitung von:
  1. Santiago Cuesta López Doktorvater
  2. Andrew Wildes Doktorvater/Doktormutter

Universität der Verteidigung: Universidad de Burgos

Fecha de defensa: 07 von März von 2018

Gericht:
  1. Jacobo Troncoso Casares Präsident/in
  2. Roberto Luis Iglesias Pastrana Sekretär/in
  3. Javier Luzón Marco Vocal
  4. Laurence Navailles Vocal
  5. Diego González Salgado Vocal

Art: Dissertation

Teseo: 541633 DIALNET

Zusammenfassung

La fusión de ADN es una transición de fase en la que el aumento de la temperatura rompe los puentes de hidrógeno entra las bases nitrogenadas que conectan las dos cadenas simples de ADN. Cuando la transición se completa la doble hélice de ADN es destruida y las dos cadenas se separan. La fusión de ADN es interesante desde el punto de vista teórico porque da la oportunidad de estudiar una transición de fase en un sistema que es prácticamente mono-dimensional. También tiene aplicaciones directas en técnicas como la reacción en cadena de la polimerasa o el análisis de fusión de alta resolución. La tesis se divide en dos partes: i) El estudio de fibras de ADN orientadas y sumergidas en soluciones de polietilenglicol con técnicas de difracción de gran ángulo (wide angle scattering) y calorimetría. Los resultados fueron interpretados con un modelo basado en física estadística conocido como el modelo de Peyrard-Bishop-Dauxious. ii) El estudio de una secuencia corta de ADN en disolución con técnicas de difracción de ángulo pequeño (small angle scattering). El análisis se llevó a cabo comparando los datos con simulaciones de Monte-Carlo y una versión extendida del modelo para polímeros de Kratky y Porod. Las dos metodologías son relativamente originales. El estudio de ADN en un estado altamente ordenado con técnicas de difracción permite acceder a la correlación entre pares de bases abiertos y cerrados durante la transición. Esta información estructural es esencial para caracterizar una transición de fase pero es mayormente desconocida por que las técnicas usadas hasta la fecha para caracterizar la fusión de ADN son insensibles a la posición en la cadena de los pares de pases abiertos (por ejemplo Absorción de ultravioleta o calorimetría). La secuencia elegida para los estudios en disolución fue la Widom-601. Esta secuencia es conocida por tener gran afinidad por enrollarse alrededor de proteínas llamadas histonas. Este es un paso fundamental en el extremo empaquetamiento del ADN para formar la cromatina en el núcleo celular. Esta secuencia, en disolución, no se ha estudiado previamente con técnicas de difracción. El objetivo de este trabajo es averiguar si alguna propiedad intrínseca de la secuencia (por ejemplo particularidades de su geometría o flexibilidad local) puede ayudar a explicar la tendencia de la Widom-601 por interactuar con las histonas. La conclusión principal del estudio de las fibras de ADN orientadas es que el modelo de Peyrard-Bishop-Dauxious es capaz de reproducir los datos experimentales. Los resultados destacan la validez del modelo para describir curvas de fusión incluyendo información estructural que era mayormente desconocida hasta la fecha. El análisis del estudio de la secuencia Widom-601 sugiere que estas moléculas de cadena corta contienen un severo pliegue cerca de la mitad de la secuencia (el ángulo de doblaje es de unos 95°). La existencia del pliegue puede contribuir mecánicamente al enrollamiento alrededor de las histonas. Este tipo de pliegues fueron predichos teoréticamente pero nunca confirmados experimentalmente.