Como se pode determinar a temperatura de fusão de um DNA duplex? Entre dois DNAs, qual o que tem maior temperatura de fusão: aquele com maior ou com menor percentagem de pares de bases G/C? Explique.

Passo 1

O enunciado pede para determinar a temperatura de fusão ™ de um DNA duplex e comparar dois duplexes com percentagens diferentes de pares G/C. Para isso precisamos usar o conceito de hipercromicidade do DNA (aumento de absorbância em 260 nm quando as fitas se separam) e entender como a composição de bases afeta a estabilidade térmica.

Passo 2

Para medir experimentalmente a Tm faz-se o seguinte: prepara-se uma solução do duplex e monitora-se a absorbância a \,260 nm enquanto a temperatura varia lentamente. Inicialmente, o DNA está emparelhado (baixa absorbância); conforme a temperatura sobe, as fitas se separam e a absorbância aumenta (efeito hipercromático). A curva absorbância versus temperatura tem forma sigmoidal, e define-se
T_m
como a temperatura em que 50\% das fitas estão despareadas (ponto médio da transição).
Do ponto de vista termodinâmico, a Tm satisfaz
T_m \;=\;\frac{\Delta H^\circ}{\Delta S^\circ + R\ln C}-273,15
onde \Delta H^\circ e \Delta S^\circ são entalpia e entropia de hibridização, R é a constante dos gases e C a concentração efetiva de DNA. Bases G–C formam três ligações de hidrogênio e interações de empilhamento mais fortes que A–T (duas ligações), logo aumentam \Delta H^\circ (tornam a duplex mais estável) e reduzem ligeiramente \Delta S^\circ da transição, elevando T_m.

Passo 3

Uma estimativa prática muito usada é a regra “ 2 4” para oligonucleotídeos curtos:
T_m \approx 2\times(\#\,\text{A–T}) \;+\;4\times(\#\,\text{G–C})\quad(^\circ\mathrm{C})
ou ainda fórmulas que incluem \%GC, por exemplo:
T_m\approx 81,5 + 0,41\,\%GC - \frac{500}{L}
onde L é o comprimento em pares de bases.

Passo 4

Concluímos que, entre dois duplexes de mesmo tamanho, aquele com maior percentagem de pares G / C terá maior \Delta H^\circ de hibridização e, portanto, maior temperatura de fusão T_m.

Resposta

A Tm do DNA duplex determina-se seguindo a curva de absorbância a 260 nm em função da temperatura e tomando o ponto médio da transição (onde 50 % das fitas separem). Entre dois DNAs, aquele com maior percentagem de pares G / C possui maior temperatura de fusão, devido às três ligações de hidrogênio e ao empilhamento mais estável dessas bases em comparação com A–T.

Exercícios relacionados