A- и В- формы ДНК. Структура РНК
A-, B- и Z-формы ДНК.
Для получения А-, В- и Z-форм ДНК была использована команда fiber, вводимая в Putty.
Пример:
fiber -a gatc-a.pdb
Таким образом были получены три файла вышеупомянутых форм ДНК в формате pdb. Для просмотра их можно скачать:
gatc-a.pdb, gatc-b.pdb,gatc-z.pdb
Средства JMol для работы со структурами нуклеиновых кислот.
При помощи программы JMol была изучена А-форма ДНК. Результаты см.Рис1.
Рис.1 А-форма ДНК, визуализированная при помощи программы JMol. Сахарофосфатный остов ДНК выделен бирюзовым цветом, атомы фосфора выделены командой cpk.
Аденин выделен розовым, тимин - серым, цитозин - сиреневым, гуанин - фиолетовым. Атомы N7 в гуанине выделены командой cpk.
Были получены структуры 1H9T и 2CV1 и изучены на наличие разрывов при помощи программы JMol. Разрывы не обнаружены см Рис.2 и Рис.3.
Рис.2 Структура ДНК 1H9T, визуализированная при помощи команды JMol.
Рис.3 Структура РНК 2CV1, визуализированная при помощи команды JMol.
Сравнение структур 3-х форм ДНК с помощью средств JMol.
С помощью программы JMol были проанализированы атомы аденина на принадлежность к большой или малой бороздке. К малой бороздке относятся атомы
A14.С2, A14.С4, A14.N3, A14.N9. К большой - A14.С5, A14.С6, A14.N6, A14.N7. Остальные атомы не принадлежат ни к большой, ни к малой бороздке. Схематичное изображение см Рис.4.
Также были проанализированы эти же атомы, но только в A- и Z-формах. В А-форме структуры ДНК атомы A14.С5, A14.С6, A14.N6, A14.N7 смотрят в сторону
малой бороздки, а атомы A14.С2, A14.С4, A14.N3, A14.N9 - в сторону большой. В Z-форме вообще нет аденина.
Рис.4 Схематично изображенный аденин(В-форма ДНК) при помощи программы ChemScetch. Атомы, смотрящие в сторону большой бороздки выделены красным, а в сторону малой - синим.
Далее были измерены и сравнены спиральные параметры разных форм ДНК. Результаты представлены в Таблице 1.
Таблица 1.
|
А-форма |
B-форма |
Z-форма |
| Тип спирали (правая или левая) |
Правая |
Левая |
Левая |
| Шаг спирали (A) |
28,03 |
33,75 |
43,5 |
| Число оснований на виток |
11 |
10 |
12 |
| Ширина большой бороздки |
16.81 (A6A.P-G37B.P) |
17.21 (C4A.P-A34B.P) |
18.3 (C6A.P-C12B.P) |
| Ширина малой бороздки |
7.98 (A6A.P-G29B.P) |
11.69 (T11A.P-A34B.P) |
8.68 (G9A.P-G17B.P) |
Сравнение торсионных углов в структурах А- и В-формах ДНК.
|
α (P - O5') |
β (O5' - C5') |
γ (C5' - C4') |
δ (C4' - C3') |
ε (C3' - O3') |
ξ (O3' - P) |
χ (C1' - N) |
| A-форма |
-51.7 |
174.8 |
41.7 |
79.1 |
-147.8 |
-75.1 |
-157.2 |
| B-форма |
-29.9 |
136.4 |
31.1 |
143.4 |
-140.8 |
-160.5 |
-98.0 |
Далее значения полученных торсионных углов были сравнены со значениями из презентации. Как
заметно из Рис.5 и Таблицы 1, значения различны. Это происходит из-за того, что для измерения были выбраны разные атомы.
Рис.5 Таблица торсионных углов из презентации.
Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA.
Поскольку пакет 3DNA работает только со старым форматом PDB, требовалось перевести файлы. Это было сделано при помощи команды:
remediator --old ''XXXX.pdb'' > ''XXXX_old.pdb
Далее была получена информация о структурах 1H9T и 2CV1 при помощи команды:
find_pair -t XXXX.pdb stdout | analyze
Далее в файлах 1H9T.out и 2CV1.out была найдена информация о торсионных углах(см. Таблица 2, Таблица 3), водородных связях, стекинг-взаимодействиях и так далее.
Таблица 2.
Таблица 3.
Файл Excel с таблицами №2 и №3. Из таблицы видно, что максимально отклоняется в первой цепи 1С,
а во второй цепи - 18А.
Также в файле 2CV1.out была найдена информация о структуре тРНК(см. Таблица 4), цветом выделены пары оснований, образующие стебли тРНК.
Таблица 4.
В этом же файле была найдена информация о неканонических парах(см. Таблица 5), они выделены цветом.
Таблица 5.
В структурах РНК встречаются так называемые стекинг-взаимодействия, возникающие между расположенными друг над другом основаниями.
Сила взаимодействия определяется площадью перекрывания этих оснований. Информацию о стекинг-взаимодействиях в структуре тРНК можно найти в том же файле(Cм. Таблица 6).
Зеленым цветом выделены минимально перекрывающиеся основания, а голубым-максимально.
Таблица 6.
Графическое изображение минимального и максимального перекрываний можно получить с помощью команд:
ex_str -X stacking.pdb stepX.pdb
stack2img -cdolt stepX.pdb stepX.ps
Рис.6 Минимальное перекрывание нуклеотидов.
Рис.7 Максимальное перекрывание нуклеотидов.
© Андреева Анна, 2012 (Последнее исправление: 14.02.2014)