Задание 1 (обязательное)
Построить модели структур A-, B- и Z-формы ДНК с помощью инструментов пакета 3DNA.
Пакет 3DNA — один из популярных пакетов программ для анализа и простейшего моделирования структур нуклеиновых кислот.
Работает под операционной системой LINUX. Желающие могут почитать подробное описание пакета (в формате pdf).
С помощью программы Рutty, используя протокол ssh, подсоединитесь к серверу kodomo.cmm.msu.ru.
Перейдите в директорию Term3/Practice2.
Введите следующие команды, что бы указать путь к 3DNA:
export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/X3DNA/bin
export X3DNA=/home/preps/golovin/progs/X3DNA
С помощью программы fiber пакета 3DNA постройте A-, B- и Z-форму дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого
представляет собой 5 раза повторенную последовательность "gatc" (можно другую последовательность из 4-х разных нуклеотидов!). Структуру дуплекса в А-форме сохраните в файле gatc-a.pdb,
структуру дуплекса в В-форме — в файле gatc-b.pdb, структуру дуплекса в Z-форме — в файле gatc-z.pdb.
См. подсказки.
Форма контроля — итоговая контрольная.
Задание 2 (обязательное)
Средства RasMol для работы со структурами нуклеиновых кислот
Внимание! Работаем с версией RasMol 2.7.4!
Упр.1. Научиться выделять разные атомы и химические группировки, используя
предопределенные множества RasMol.
В этом упражнении используйте файлы, созданные в упр.1.
Выделите цветом или способом отображения
а) сахарофосфатный остов ДНК;
б) все нуклеотиды;
в) все аденины;
г) атом N7 во всех гуанинах и/или только в первом по последовательности.
См. подсказки программы RasMol.
Форма контроля — итоговая контрольная.
Упр.2. Получить файлы PDB.
В таблице заданы идентификаторы PDB. Найдите
соответствующие документы на сайте PDB.
Рассмотрите в окне "Images and Visualization" варианты структуры (асимметрическую единицу,
варианты биологических единиц), выберите подходящую. Единственное обязательное условие
— должны быть представлены обе цепи ДНК!
Используйте кнопки левого меню для того, чтобы скопировать выбранный вариант файла в вашу рабочую директорию
H:/Term3/Practice2.
Упр.3. Проверить заданные структуры ДНК и РНК на наличие разрывов.
Откройте полученные в упр.2. файлы PDB в RasMol. Получите изображение только нуклеиновой кислоты в проволочной модели.
Внимательно рассмотрите структуру, возможно, что в ней есть разрывы.
Такие разрывы могут возникать по разным причинам:
1) структура действительно содержит несколько фрагментов;
2) рентгеноструктурный анализ не позволил определить координаты части атомов;
3) Вы ошиблись при определении множества атомов;
4) RasMol требует более сложного способа определения множества атомов, чем Вы предполагали.
Разберитесь!!
Сохраните координаты атомов только ДНК и РНК в отдельных файлах для дальнейшей работы.
Форма контроля — отчет.
Задание 3 (обязательное)
Сравнение структур 3-х форм ДНК с помощью средств RasMol.
Создайте в директории Term3 поддиректорию Practice3, а в ней файл отчета analysis.doc (или analysis.html).
Упр.1. Научиться находить большие и малые бороздки.
Откройте в RasMol файл gatc-b.pdb, полученный при выполнении задания 4. Рассмотрите структуру и визуально определите большую и малую бороздку.
Выберите заданное вам азотистое основание в любом удобном для вас месте структуры. Определите, какие атомы основания
явно обращены в сторону большой бороздки, а какие — в сторону малой.
С помощью ChemSketch получите изображение основания, выделите красным цветом атомы, смотрящие в сторону большой бороздки, синим — в сторону малой.
Посмотрите, как в файле PDB называются эти атомы, и приведите на этом же листе резюме следующего вида:
1. В сторону большой бороздки обращены атомы с13.n4,....... (13 - номер выбранной позиции)
2. В сторону малой бороздки обращены атомы ......."
3. Остальные атомы основания........
Посмотрите, куда обращены те же атомы в А- и Z-форме!
Упр.2. Сравнить основные спиральные параметры разных форм ДНК.
Откройте в RasMol файлы, полученные при выполнении задания 4.Скопируйте в отчет следующую таблицу.
Изучите структуры, полученные данные внесите в таблицу.
| | A-форма | B-форма | *Z-форма |
| Тип спирали (правая или левая) |
| | |
| Шаг спирали (Å) |
| | |
| Число оснований на виток |
| | |
| Ширина большой бороздки |
| | |
| Ширина малой бороздки |
| | |
При заполнении двух нижних строк указывайте, от фосфата какого нуклеотида
измерялась ширина бороздок.
См. подсказки.
Упр.3. Сравнить торсионные углы в структурах А- и В-форм.
С помощью команды Settings->Torsion RasMol измерьте торсионные углы выбранного в упр. 1 нуклеотида. Сравните значения углов в А- и В-форме,
сравните со значениями, приведенными в презентации.
Форма контроля — итоговая контрольная и отчет.
Задание 4 (обязательное, * отмечены упражнения, результаты которых необходимо
привести в отчете)
Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA.
Внимание! Пакет 3DNA пока работает только со старым форматом PDB.
Для перевода файлов в старый формат используйте программу remediator, установленную на kodomo.
Синтаксис:
remediator --old XXXX.pdb > XXXX_old.pdb
Для анализа структур нуклеиновых кислот будем использовать программы find_pair
и analyze. См. подсказки..
Упр.1. Научиться определять торсионные углы нуклеотидов.
1. Сравнить значения торсионных углов в структурах А-, В- и Z-форм ДНК (файлы gatc-b.pdb, gatc-а.pdb, gatc-z.pdb,
созданные при выполнении задания 3); определить, значения каких углов отличаются в наибольшей степени.
2. Определить значения торсионных углов в заданной структуре тРНК; определить, на какую из форм
больше всего похожа заданная структура.
3.*Определить торсионные углы в заданной структуре ДНК; с помощью Excel определить среднее
значение каждого из торсионных углов (краевые нуклеотиды не рассматривать); определить
номер самого "деформированного" нуклеотида (с наиболее отклоняющимся значением какого-либо из
торсионных углов, а лучше сразу и нескольких углов).
Упр.2. Научиться определять структуру водородных связей.
1.* Определить номера нуклеотидов, образующих стебли(stems) во вторичной структуре заданной тРНК.
2.* Определить неканонические пары оснований в структуре тРНК.
3.* Определить, есть дополнительные водородные связи в тРНК, стабилизирующие ее третичную структуру
(для этого следует рассмотреть комплементарные пары, не имеющие отношения к стеблям).
Упр.3.* Научиться находить возможные стекинг-взаимодействия
Откройте файл ХХХХ.out с характеристикой структуры тРНК.
Найдите данные о величине площади "перекрывании" 2-х последовательных пар азотистых оснований.
Для пар с наибольшими значениями получите стандартное изображение стекинг-взаимодействия.
Полезно также
1) сравнить изображения с максимальной и минимальной площадью перекрывания;
2) проверить взаимную ориентацию оснований с помощью RasMol.
|