Title: Biologia Molecular, revis
1Biologia Molecular, revisão do conteúdo
- Prof Francisco Prosdocimi
2ÁCIDOS NUCLEICOS
- DNA, RNA
- Armazenamento da informação genética
- Polímeros de nucleotídeos
3DNA E RNA
- Polímeros de nucleotídeos
- Esqueleto de ribose-fosfato ligado às bases
nitrogenadas
4REPLICAÇÃO DO DNA
- O DNA é composto por uma dupla-hélice
- Replicação semi-conservativa as bases presentes
em uma das fitas contém toda a informação
necessária para a síntese da nova fita - A complementaridade das bases A T, G C
- As duas fitas do DNA são antiparalelas
5EVOLUÇÃO POR MUTAÇÕES
- A modificação das moléculas de DNA ao longo do
tempo (mutação) é um dos principais fatores
evolutivos
6DOGMA CENTRAL E TRADUÇÃO
7(No Transcript)
8PROTEÍNAS
- Moléculas mais importantes?
- Polímeros de aminoácidos
- Apenas 20 diferentes aminoácidos estão presentes
nas moléculas biológicas
Carboxil
Amino
9AMINOÁCIDOS
10LIGANDO AMINOÁCIDOS
- Onde acontece?
- Quem atua como catalisador?
11ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS
- Enovelamento de proteínas
12HIERARQUIA ESTRUTURAL
13ALFABETO QUÍMICO
- Todos os organismos vivos são constituídos a
partir das mesmas unidades monoméricas - A estrutura das macromoléculas é o que determina
a sua função biológica - Cada espécie apresenta um conjunto distinto de
macromoléculas
14O Sequenciamento de moléculas de DNA
- Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
gtgi33869444gbBC008730.2 Homo sapiens
hexokinase 1, mRNA (cDNA clone MGC1724
IMAGE3163058), complete cds GGCTGCGGAGGACCGACCGTC
CCCACGCCTGCCGCCCCGCGACCCCGACCGCCAGCATGATCGCCGCGCA
GCTCCTGGCCTATTACTTCACGGAGCTGAAGGATGACCAGGTCAAAAAGA
TTGACAAGTATCTGTATGCC ATGCGGCTCTCCGATGAAACTCTCATAGA
TATCATGACTCGCTTCAGGAAGGAGATGAAGAATGGCCTCT
CCCGGGATTTTAATCCAACAGCCACAGTCAAGATGTTGCCAACATTCGTA
AGGTCCATTCCTGATGGCTC TGAAAAGGGAGATTTCATTGCCCTGGATC
TTGGTGGGTCTTCCTTTCGAATTCTGCGGGTGCAAGTGAAT
CATGAGAAAAACCAGAATGTTCACATGGAGTCCGAGGTTTATGACACCCC
AGAGAACATCGTGCACGGCA GTGGAAGCCAGCTTTTTGATCATGTTGCT
GAGTGCCTGGGAGATTTCATGGAGAAAAGGAAGATCAAGGA
CAAGAAGTTACCTGTGGGATTCACGTTTTCTTTTCCTTGCCAACAATCCA
AAATAGATGAGGCCATCCTG ATCACCTGGACAAAGCGATTTAAAGCGAG
CGGAGTGGAAGGAGCAGATGTGGTCAAACTGCTTAACAAAG(...)TGA
CAGGCCTTCTGGGCCTCCAAAGCCCATCCTTGGGGTTCCCCCTCCCTGTG
TGAAATGTATTATCACCAGCAGACACTGCCGGGCCTCCCTCCCGGGGGC
ACTGCCTGAAGGCGAGTGTGGGCATAGCATTAGCTGCT
TCCTCCCCTCCTGGCACCCACTGTGGCCTGGCATCGCATCGTGGTGTGTC
AATGCCACAAAATCGTGTGT CCGTGGAACCAGTCCTAGCCGCGTGTGAC
AGTCTTGCATTCTGTTTGTCTCGTGGGGGGAGGTGGACAGT
CCTGCGGAAATGTGTCTTGTCTCCATTTGGATAAAAGGAACCAACCAACA
AACAATGCCATCACTGGAAT TTCCCACCGCTTTGTGAGCCGTGTCGTAT
GACCTAGTAAACTTTGTACCAATTCAAAAAAAAAAAAAAAAAA
15Bioquímica Biomol
- Enzimas são proteínas, portanto
- São formadas por sequências de aminoácidos
- Derivam de informações dispostas por genes no
DNA, que deve ser transcrito e, posteriormente,
traduzido - Podemos saber a sequência delas, tanto de
aminoácidos quanto de nucleotídeos
16gtgi188497753refNM_000188.2 Homo sapiens
hexokinase 1 (HK1), nuclear gene encoding
mitochondrial protein, transcript variant 1, mRNA
GAGGAGGAGCCGCCGAGCAGCCGCCGGAGGACCACGGCTCGCCAGGGCTG
CGGAGGACCGACCGTCCCCA CGCCTGCCGCCCCGCGACCCCGACCGCCA
GCATGATCGCCGCGCAGCTCCTGGCCTATTACTTCACGGAG
CTGAAGGATGACCAGGTCAAAAAGATTGACAAGTATCTCTATGCCATGCG
GCTCTCCGATGAAACTCTCA TAGATATCATGACTCGCTTCAGGAAGGAG
ATGAAGAATGGCCTCTCCCGGGATTTTAATCCAACAGCCAC
AGTCAAGATGTTGCCAACATTCGTAAGGTCCATTCCTGATGGCTCTGAAA
AGGGAGATTTCATTGCCCTG GATCTTGGTGGGTCTTCCTTTCGAATTCT
GCGGGTGCAAGTGAATCATGAGAAAAACCAGAATGTTCACA
TGGAGTCCGAGGTTTATGACACCCCAGAGAACATCGTGCACGGCAGTGGA
AGCCAGCTTTTTGATCATGT TGCTGAGTGCCTGGGAGATTTCATGGAGA
AAAGGAAGATCAAGGACAAGAAGTTACCTGTGGGATTCACG
TTTTCTTTTCCTTGCCAACAATCCAAAATAGATGAGGCCATCCTGATCAC
CTGGACAAAGCGATTTAAAG CGAGCGGAGTGGAAGGAGCAGATGTGGTC
AAACTGCTTAACAAAGCCATCAAAAAGCGAGGGGACTATGA
TGCCAACATCGTAGCTGTGGTGAATGACACAGTGGGCACCATGATGACCT
GTGGCTATGACGACCAGCAC TGTGAAGTCGGCCTGATCATCGGCACTGG
CACCAATGCTTGCTACATGGAGGAACTGAGGCACATTGATC
TGGTGGAAGGAGACGAGGGGAGGATGTGTATCAATACAGAATGGGGAGCC
TTTGGAGACGATGGATCATT AGAAGACATCCGGACAGAGTTTGACAGGG
AGATAGACCGGGGATCCCTCAACCCTGGAAAACAGCTGTTT
GAGAAGATGGTCAGTGGCATGTACTTGGGAGAGCTGGTTCGACTGATCCT
AGTCAAGATGGCCAAGGAGG GCCTCTTATTTGAAGGGCGGATCACCCCG
GAGCTGCTCACCCGAGGGAAGTTTAACACCAGTGATGTGTC
AGCCATCGAAAAGAATAAGGAAGGCCTCCACAATGCCAAAGAAATCCTGA
CCCGCCTGGGAGTGGAGCCG TCCGATGATGACTGTGTCTCAGTCCAGCA
CGTTTGCACCATTGTCTCATTTCGCTCAGCCAACTTGGTGG
CTGCCACACTGGGCGCCATCTTGAACCGCCTGCGTGATAACAAGGGCACA
CCCAGGCTGCGGACCACGGT TGGTGTCGACGGATCTCTTTACAAGACGC
ACCCACAGTATTCCCGGCGTTTCCACAAGACTCTAAGGCGC
TTGGTGCCAGACTCCGATGTGCGCTTCCTCCTCTCGGAGAGTGGCAGCGG
CAAGGGGGCTGCCATGGTGA CGGCGGTGGCCTACCGCTTGGCCGAGCAG
CACCGGCAGATAGAGGAGACCCTGGCTCATTTCCACCTCAC
CAAGGACATGCTGCTGGAGGTGAAGAAGAGGATGCGGGCCGAGATGGAGC
TGGGGCTGAGGAAGCAGACG CACAACAATGCCGTGGTTAAGATGCTGCC
CTCCTTCGTCCGGAGAACTCCCGACGGGACCGAGAATGGTG
ACTTCTTGGCCCTGGATCTTGGAGGAACCAATTTCCGTGTGCTGCTGGTG
AAAATCCGTAGTGGGAAAAA GAGAACGGTGGAAATGCACAACAAGATCT
ACGCCATTCCTATTGAAATCATGCAGGGCACTGGGGAAGAG
CTGTTTGATCACATTGTCTCCTGCATCTCTGACTTCTTGGACTACATGGG
GATCAAAGGCCCCAGGATGC CTCTGGGCTTCACGTTCTCATTTCCCTGC
CAGCAGACGAGTCTGGACGCGGGAATCTTGATCACGTGGAC
AAAGGGTTTTAAGGCAACAGACTGCGTGGGCCACGATGTAGTCACCTTAC
TAAGGGATGCGATAAAAAGG AGAGAGGAATTTGACCTGGACGTGGTGGC
TGTGGTCAACGACACAGTGGGCACCATGATGACCTGTGCTT
ATGAGGAGCCCACCTGTGAGGTTGGACTCATTGTTGGGACCGGCAGCAAT
GCCTGCTACATGGAGGAGAT GAAGAACGTGGAGATGGTGGAGGGGGACC
AGGGGCAGATGTGCATCAACATGGAGTGGGGGGCCTTTGGG
GACAACGGGTGTCTGGATGATATCAGGACACACTACGACAGACTGGTGGA
CGAATATTCCCTAAATGCTG GGAAACAAAGGTATGAGAAGATGATCAGT
GGTATGTACCTGGGTGAAATCGTCCGCAACATCTTAATCGA
CTTCACCAAGAAGGGATTCCTCTTCCGAGGGCAGATCTCTGAGACGCTGA
AGACCCGGGGCATCTTTGAG ACCAAGTTTCTCTCTCAGATCGAGAGTGA
CCGATTAGCACTGCTCCAGGTCCGGGCTATCCTCCAGCAGC
TAGGTCTGAATAGCACCTGCGATGACAGTATCCTCGTCAAGACAGTGTGC
GGGGTGGTGTCCAGGAGGGC CGCACAGCTGTGTGGCGCAGGCATGGCTG
CGGTTGTGGATAAGATCCGCGAGAACAGAGGACTGGACCGT
CTGAATGTGACTGTGGGAGTGGACGGGACACTCTACAAGCTTCATCCACA
CTTCTCCAGAATCATGCACC AGACGGTGAAGGAACTGTCACCAAAATGT
AACGTGTCCTTCCTCCTGTCTGAGGATGGCAGCGGCAAGGG
GGCCGCCCTCATCACGGCCGTGGGCGTGCGGTTACGCACAGAGGCAAGCA
GCTAAGAGTCCGGGATCCCC AGCCTACTGCCTCTCCAGCACTTCTCTCT
TCAAGCGGCGACCCCCTACCCTCCCAGCGAGTTGCGCTGGG
AGACGCTGGCGCCAGGGCCTGCCGGCGCGGGGAGGAAAGCAAAATCCAAC
TAATGGTATATATTGTAGGG TACAGAATAGAGCGTGTGCTGTTGATAAT
ATCTCTCACCCGGATCCCTCCTCACTTGCCCTGCCACTTTG
CATGGTTTGATTTTGACCTGGTCCCCCACGTGTGAAGTGTAGTGGCATCC
ATTTCTAATGTATGCATTCA TCCAACAGAGTTATTTATTGGCTGGAGAT
GGAAAATCACACCACCTGACAGGCCTTCTGGGCCTCCAAAG
CCCATCCTTGGGGTTCCCCCTCCCTGTGTGAAATGTATTATCACCAGCAG
ACACTGCCGGGCCTCCCTCC CGGGGGCACTGCCTGAAGGCGAGTGTGGG
CATAGCATTAGCTGCTTCCTCCCCTCCTGGCACCCACTGTG
GCCTGGCATCGCATCGTGGTGTGTCAATGCCACAAAATCGTGTGTCCGTG
GAACCAGTCCTAGCCGCGTG TGACAGTCTTGCATTCTGTTTGTCTCGTG
GGGGGAGGTGGACAGTCCTGCGGAAATGTGTCTTGTCTCCA
TTTGGATAAAAGGAACCAACCAACAAACAATGCCATCACTGGAATTTCCC
ACCGCTTTGTGAGCCGTGTC GTATGACCTAGTAAACTTTGTACCAATTC
AAAAAAAAAAAAAAAAAA
gtgi188497754refNP_000179.2 hexokinase 1
isoform HKI Homo sapiens MIAAQLLAYYFTELKDDQVKKID
KYLYAMRLSDETLIDIMTRFRKEMKNGLSRDFNPTATVKMLPTFVRS
IPDGSEKGDFIALDLGGSSFRILRVQVNHEKNQNVHMESEVYDTPENIVH
GSGSQLFDHVAECLGDFMEK RKIKDKKLPVGFTFSFPCQQSKIDEAILI
TWTKRFKASGVEGADVVKLLNKAIKKRGDYDANIVAVVNDT
VGTMMTCGYDDQHCEVGLIIGTGTNACYMEELRHIDLVEGDEGRMCINTE
WGAFGDDGSLEDIRTEFDRE IDRGSLNPGKQLFEKMVSGMYLGELVRLI
LVKMAKEGLLFEGRITPELLTRGKFNTSDVSAIEKNKEGLH
NAKEILTRLGVEPSDDDCVSVQHVCTIVSFRSANLVAATLGAILNRLRDN
KGTPRLRTTVGVDGSLYKTH PQYSRRFHKTLRRLVPDSDVRFLLSESGS
GKGAAMVTAVAYRLAEQHRQIEETLAHFHLTKDMLLEVKKR
MRAEMELGLRKQTHNNAVVKMLPSFVRRTPDGTENGDFLALDLGGTNFRV
LLVKIRSGKKRTVEMHNKIY AIPIEIMQGTGEELFDHIVSCISDFLDYM
GIKGPRMPLGFTFSFPCQQTSLDAGILITWTKGFKATDCVG
HDVVTLLRDAIKRREEFDLDVVAVVNDTVGTMMTCAYEEPTCEVGLIVGT
GSNACYMEEMKNVEMVEGDQ GQMCINMEWGAFGDNGCLDDIRTHYDRLV
DEYSLNAGKQRYEKMISGMYLGEIVRNILIDFTKKGFLFRG
QISETLKTRGIFETKFLSQIESDRLALLQVRAILQQLGLNSTCDDSILVK
TVCGVVSRRAAQLCGAGMAA VVDKIRENRGLDRLNVTVGVDGTLYKLHP
HFSRIMHQTVKELSPKCNVSFLLSEDGSGKGAALITAVGVR LRTEASS
917 aminoácidos
917 x 3 2751 3617-2751 866
3617 bp3,6 kb
17O método de Sanger, 1975
Polimerização do DNA a ser sequenciado (molde) na
presença de DNA polimerase primer
tampão dNTPs (desóxinucleotídeo) ddNTPs
(didesóxinucleotídeo)
O que faria um nucleotídeo que, ao invés da
extremidade 3OH, tem uma extremidade 3H? Como
acontece a síntese de moléculas de DNA?
http//www.youtube.com/watch?vMz-4LSfecM4feature
related (dideóxi)
18TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA
5
3
19C
T
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C
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TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA
5
3
20C
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TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA
3
21C
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5
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22A
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5
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24A
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TACGAAGACCGTCTAGACTTGTCACAATGACTATAACGAA
5
3
25População de moléculas Incorporação aleatória do
didesóxi Quantidade precisa entre didesóxi e
desóxi
26(No Transcript)
27G
A
T
C
28(No Transcript)
29(No Transcript)
30As máquinas necessárias para o sequenciamento
- Primeira etapa junta-se os reagentes em poços
de placas e coloca-se na máquina de PCR para a
reaçãode amplificação interrompida - Diferenças com relação ao PCR
- Utilização de um só primer
- Utilização dos ddNTPs
- Uma vez prontas, as sequências de diferentes
tamanhos contendo os didesóxi amplificados devem
ser enviadas ao sequenciador de DNA mais próximo
31O que faz um sequenciador de DNA?
- Segunda etapa realiza a eletroforese capilar
- O sequenciador executa a eletroforese em géis
capilares ultra-finos - Um sensor é responsável por emitir um laser e
verificar qual o comprimento de onda emitido pelo
didesóxi
32A produção de bibliotecas de DNA e cDNA
Projetos Genoma e Transcriptoma
- Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
33O que é um genoma?
Por que haplóide?
- Conjunto haplóide de informações presentes no DNA
de determinado organismo - Genomas bacterianos X Genomas eucarióticos
- Cromossomos são formados por uma única molécula
de DNA - Genoma humano 22 pares de cromossomos
autossomos X Y - O problema da variação SNPs
- Estudos genômicos e o método científico
- A era da pesquisa científica sem hipótese
34Biblioteca de DNA e cDNA
DNA Fragmentação Inserção em vetores Transforma
ção
mRNA Síntese de cDNA Inserção em
vetores Transformação
35Biblioteca transcriptômica
- Ou biblioteca de cDNA, DNA complementar
- Purificação dos mRNAs
- Oligos dT
- Retrotranscrição
- Clonagem
36Análises genômicas e transcriptômicas
- Genoma muito utilizado para produzir sequências
completas do DNA de bactérias e vírus, que
apresentam genoma compacto - Assim é possível saber se o organismo tem as vias
bioquímicas completas e como ele deve se
alimentar - Transcriptoma classicamente utilizado em estudos
de células cancerosas, onde a diferença na
expressão dos genes deve mostrar porque a célula
é tumoral - Comparação entre a expressão gênica em uma célula
normal e o tumor - Comparações quaisquer entre dois estados celulares
http//www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?dbgenome
37Expressão gênica
38Bioinformática, formatos de arquivo
39O formato FASTA
- Fast Alignment programa de alinhamento da década
de 80 - Arquivo texto
- FASTA e multi-FASTA
gtgi188497753refNM_000188.2 Homo sapiens
hexokinase 1 (HK1), nuclear gene encoding
mitochondrial protein, transcript variant 1, mRNA
GAGGAGGAGCCGCCGAGCAGCCGCCGGAGGACCACGGCTCGCCAGGGCTG
CGGAGGACCGACCGTCCCCA CGCCTGCCGCCCCGCGACCCCGACCGCCA
GCATGATCGCCGCGCAGCTCCTGGCCTATTACTTCACGGAG
CTGAAGGATGACCAGGTCAAAAAGATTGACAAGTATCTCTATGCCATGCG
GCTCTCCGATGAAACTCTCA TAGATATCATGACTCGCTTCAGGAAGGAG
ATGAAGAATGGCCTCTCCCGGGATTTTAATCCAACAGCCAC
AGTCAAGATGTTGCCAACATTCGTAAGGTCCATTCCTGATGGCTCTGAAA
AGGGAGATTTCATTGCCCTG GATCTTGGTGGGTCTTCCTTTCGAATTCT
GCGGGTGCAAGTGAATCATGAGAAAAACCAGAATGTTCACA
TGGAGTCCGAGGTTTATGACACCCCAGAGAACATCGTGCACGGCAGTGGA
AGCCAGCTTTTTGATCATGT TGCTGAGTGCCTGGGAGATTTCATGGAGA
AAAGGAAGATCAAGGACAAGAAGTTACCTGTGGGATTCACG
TTTTCTTTTCCTTGCCAACAATCCAAAATAGATGAGGCCATCCTGATCAC
CTGGACAAAGCGATTTAAAG CGAGCGGAGTGGAAGGAGCAGATGTGGTC
AAACTGCTTAACAAAGCCATCAAAAAGCGAGGGGACTATGA
TGCCAACATCGTAGCTGTGGTGAATGACACAGTGGGCACCATGATGACCT
GTGGCTATGACGACCAGCAC TGTGAAGTCGGCCTGATCATCGGCACTGG
CACCAATGCTTGCTACATGGAGGAACTGAGGCACATTGATC
TGGTGGAAGGAGACGAGGGGAGGATGTGTATCAATACAGAATGGGGAGCC
TTTGGAGACGATGGATCATT gtgi188497753refNM_000188.
2 Homo sapiens hexokinase 1 (HK1), nuclear gene
encoding mitochondrial protein, transcript
variant 1, mRNA CAAGGACATGCTGCTGGAGGTGAAGAAGAGGATG
CGGGCCGAGATGGAGCTGGGGCTGAGGAAGCAGACG
CACAACAATGCCGTGGTTAAGATGCTGCCCTCCTTCGTCCGGAGAACTCC
CGACGGGACCGAGAATGGTG ACTTCTTGGCCCTGGATCTTGGAGGAACC
AATTTCCGTGTGCTGCTGGTGAAAATCCGTAGTGGGAAAAA
GAGAACGGTGGAAATGCACAACAAGATCTACGCCATTCCTATTGAAATCA
TGCAGGGCACTGGGGAAGAG CTGTTTGATCACATTGTCTCCTGCATCTC
TGACTTCTTGGACTACATGGGGATCAAAGGCCCCAGGATGC
CTCTGGGCTTCACGTTCTCATTTCCCTGCCAGCAGACGAGTCTGGACGCG
GGAATCTTGATCACGTGGAC AAAGGGTTTTAAGGCAACAGACTGCGTGG
GCCACGATGTAGTCACCTTACTAAGGGATGCGATAAAAAGG
AGAGAGGAATTTGACCTGGACGTGGTGGCTGTGGTCAACGACACAGTGGG
CACCATGATGACCTGTGCTT
gtgi188497754refNP_000179.2 hexokinase 1
isoform HKI Homo sapiens MIAAQLLAYYFTELKDDQVKKID
KYLYAMRLSDETLIDIMTRFRKEMKNGLSRDFNPTATVKMLPTFVRS
IPDGSEKGDFIALDLGGSSFRILRVQVNHEKNQNVHMESEVYDTPENIVH
GSGSQLFDHVAECLGDFMEK RKIKDKKLPVGFTFSFPCQQSKIDEAILI
TWTKRFKASGVEGADVVKLLNKAIKKRGDYDANIVAVVNDT
VGTMMTCGYDDQHCEVGLIIGTGTNACYMEELRHIDLVEGDEGRMCINTE
WGAFGDDGSLEDIRTEFDRE IDRGSLNPGKQLFEKMVSGMYLGELVRLI
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GKGAAMVTAVAYRLAEQHRQIEETLAHFHLTKDMLLEVKKR
MRAEMELGLRKQTHNNAVVKMLPSFVRRTPDGTENGDFLALDLGGTNFRV
LLVKIRSGKKRTVEMHNKIY AIPIEIMQGTGEELFDHIVSCISDFLDYM
GIKGPRMPLGFTFSFPCQQTSLDAGILITWTKGFKATDCVG
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DEYSLNAGKQRYEKMISGMYLGEIVRNILIDFTKKGFLFRG
QISETLKTRGIFETKFLSQIESDRLALLQVRAILQQLGLNSTCDDSILVK
TVCGVVSRRAAQLCGAGMAA VVDKIRENRGLDRLNVTVGVDGTLYKLHP
HFSRIMHQTVKELSPKCNVSFLLSEDGSGKGAALITAVGVR LRTEASS
40O formato GenBank
- http//www.ncbi.nlm.nih.gov
- Comandos LINUX