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http://hdl.handle.net/1843/32788| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Desenvolvimento de uma representação mesoscópica para marcadores fluorescentes em DNA e predição de intensidade de fluorescência |
| Autor(es): | Pâmella Miranda de Moura |
| Primeiro Orientador: | Gerald Weber |
| Primeiro membro da banca : | Mariana Torquato Quezado de Magalhães |
| Segundo membro da banca: | Luiz Cláudio de Carvalho |
| Resumo: | Marcadores fluorescentes atados à moléculas de DNA são muito usados nas áreas de biomedicina e biotecnologia, por exemplo, e podem ser estudado saplicando-se modelos mesoscópicos, como o modelo Peyrard-Bishop (PB). Em particular, os marcadores Cy3 e Cy5 têm mostrado grande eficiência e bons resultados em sua performance, além de oferecerem uma maior estabilidade à molécula de DNA. Em nosso trabalho, otimizamos o parâmetro de potencial de Morse representando a ligação de hidrogênio e o potencial harmônico representando a interação de empilhamento para duplexos de DNA atados à Cy3 e Cy5. A partir de um conjunto de temperaturas de melting experimentais, coletados da literatura, para essa combinação de DNA+Cy3/Cy5, aplicamos o modelo mesoscópico Peyrard-Bishop para modelar esses parâmetros. Este modelo é um modelo de física estatística que nos permite obter algumas propriedades da molécula de DNA, a partir do cálculo da função partição clássica. Nossos resultados para Cy3 e Cy5 mostraram valores similares ao de par de bases AT em DNA. Isto confirma que Cy3 e Cy5 se ligam ao DNA como um par de bases extra, assim como tem sido sugerido em medidas de ressonância magnética nuclear. Outro problema que tratamos é a questão se o modelo mesoscópico poderia servir de preditor da intensidade de fluorescência de Cy3 e Cy5 no DNA. Para este fim tratamos outro conjunto de dados de microarranjo relacionados à Cy3 e Cy5 acoplados ao terminal 5' da molécula de DNA. O conjunto consiste de 1024 sequências de DNA, sintetizadas de forma uniforme, com dados de intensidade de fluorescência. Calculamos o deslocamento dos pares de bases na direção das ligações de hidrogênio, chamado de abertura média, que caracteriza o processo de desnaturação da dupla hélice de DNA. Os valores obtidos para esse deslocamento foram correlacionados com as intensidades de fluorescência. Correlacionamos esses dados com as aberturas médias para variadas condições e diferentes parâmetros, e encontramos uma alta correlação. Em seguida, desenvolvemos um programa para maximizar a correlação variando os parâmetros do modelo mesoscópico. O sresultados obtidos para a parametrização das temperaturas de desnaturação e a alta correlação das intensidades de fluorescência mostram que o modelo mesoscópico é uma ferramenta adequada para otimização de sondas de DNA. |
| Abstract: | Fluorescent dyes attached to DNA molecules are used in biomedicine and biotechnology areas, for example, and they can be studied with mesoscopic models such as Peyrard-Bishop model (PB). In particular, Cy3 and Cy5 dyes showed a great efficiency and good results in their performance, also they provide a higher stability to DNA molecule. In our work, we optimized the parameter for Morse potentials that represents the hydrogen bonding, and a harmonic potential that represents the stacking interaction for DNA duplexes attached to Cy3 and Cy5. Using an experimental melting temperatures set, collected from the literature, for this combination of DNA+Cy3/Cy5, we applied the PB mesoscopic model to describe these parameters. The PB model is a statistical physics model that allows us to obtain some properties of the DNA molecule, by calculating the canonical partition function. Our results for Cy3 and Cy5 show values which are similar to AT base pair in DNA. This confirms that Cy3 and Cy5 links to DNA like an extra base pair, as was suggested from nuclear magnetic resonance measurements. Another problem that we dealt with was the question if the mesoscopic model could serve as predictor for fluorescence intensity of Cy3 and Cy5 in DNA. To this end, we used another dataset of microarray intensities related to Cy3 and Cy5 coupled at 5' terminal of the DNA molecule. The set consists of 1024 DNA sequences, synthesized in an uniform way, with fluorescence intensity data. We calculated the displacement of base pairs in the direction of hydrogen bonds, called average opening, that characterizes the denaturation process of DNA double helix. The values obtained for this displacement were correlated to fluorescence intensities. We correlated these data to average openings for varied conditions and different parameters, and we found a high correlation. Then we developed a program to maximize the correlation varying the mesoscopic model parameters. The results obtained for the denaturation temperatures parametrization and the high correlation for fluorescence intensities show that the mesoscopic model is an appropriate tool to optimize DNA probes. |
| Assunto: | Biofísica DNA Ácidos nucleicos |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Departamento: | ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS |
| Curso: | Programa de Pós-Graduação em Bioinformatica |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/32788 |
| Data do documento: | 18-Fev-2020 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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