Задание 1
С помощью программы fiber пакета 3DNA построили A-, B- и Z-форму дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого представляет собой 5 раз повторенную последовательность "gtac". Получили следующие файлы: для дуплекса в А-форме, для дуплекса в B-форме, для дуплекса в Z-форме.
Задание 2
C помощью программы Jmol получили следующие изображения дуплекса ДНК в А-форме.
Рис.1 Структура ДНК в а-форме. Оранжевым выделен сахарофосфатный остов. Азотистые основания выделены цветом: аденин - , гуанин - , тимин - , цитозин - .
Рис.2 Структура ДНК в а-форме. Нуклеотиды выделены следующим образом:
Рис.3 Структура ДНК в а-форме. Голубым выделены нуклеотиды, содержащие аденин. Синим выделены атомы N7 в гуанинах, зеленым - атомы N7 в первых по последовательности гуанинах.
Были выданы следующие PDB-коды: 1G59 и 1DDN. С сайта RCSB были получены pdb-файлы
1G59.pdb и 1DDN.pdb.
С помощью Jmol проверили наличие разрывов в РНК и ДНК. Разрывов не обнаружено (см. Рис.4 и Рис.5).
Рис.4 Изображение комплекса Т-РНК синтетазы и Т-РНК.
Рис.5 Изображение diphtheria toxin repressor
Задание 3
В программе Jmol смотрели большие и малые бороздки в разных формах ДНК
Двойна спираль ДНК может быть представлена несколькими формами: правозакрученными спиралями А и В, и левозакрученной Z-спиралью. Распространенной формой является В-спираль, а спирали А и Z образются при изменении условий. На рис.6 показаны различия между тремя формами.
Рис.6 Различные формы ДНК, состоящей из повторяющегося фрагмента GTAC.
Рис.7 Изображение большой и малой бороздок ДНК.
Далее был выбран один из тиминов B-ДНК и была рассмотрена принадлежность его атомов к большой и малой бороздке.(см. рис.8)
Рис.8 Изображение тимина в В-форме ДНК, выполненной программой Chemsketch. Красным выделены атомы, смотрящие в сторону большой бороздки, синим - в сторону малой.
Рис.9 30-ый тимин в А-форме ДНК.
Рис.10 30-ый тимин в В-форме ДНК.
Результат рассмотрения (см. рис. 9 и рис.10):
- в сторону большой бороздки обращены атомы: С4, О4, С5, С5М, С6;
- в сторону малой бороздки обращены атомы: N1, С2, O2;
- оставшийся атом N3 не имеет определенного направления.
В А-форме большая бороздка глубже, но нешире. Поэтому сперва может показаться, что атомы располагаются относительно бороздок в точности наоборот (по сравнению с B-формой), но это не так. В А-форме расположение атомов идентично. В Z-форме нет тимина.
Сравнение основных спиральных параметров разных форм ДНК
Таблица 1.Сравнение основных спиральных параметров разных форм ДНК
| A-форма | B-форма | Z-форма | |
| Тип спирали (правая или левая) | правая | правая | левая |
| Шаг спирали (Å) | 28.03 | 33.75 | 43.50 |
| Число оснований на виток | 11 | 10 | 12 |
| Ширина большой бороздки (Å) | 16.81 [A]15:A.P-[C]28:B.P |
17.21 [A]11:A.P-[A]27:B.P |
7.20 [G]7:A.P -[G]17:B.P |
| Ширина малой бороздки (Å) | 7.98 [T]30:B.P-[G]5:A.P |
11.69 A]35:B.P-[T]10:A.P |
15.2 [G]11:B.P- [C]10:A.P |
Торсионные углы в тимине.
Таблица 2. Сравнение торсионных углов в 30-ом тимине А- и В- формы ДНК.
угол |
α |
β |
γ |
δ |
ε |
ζ |
χ |
| A-форма из презентации | 62 | 173 | 52 | 88 или 3 | 178 | -50 | -160 |
| A-форма | 64,1 | 174,8 | 41,7 | 79,1 | -147,8 | -75,1 | -157,2 |
| B-форма из презентации | 63 | 171 | 54 | 123 или 131 | 155 | -90 | -117 |
| B-форма | 85,9 | 136,3 | 31,2 | 143,3 | -140,8 | -160,5 | -98,0 |
Таблица 2. Средние значения торсионных углов в ДНК и Т-РНК.
угол |
α |
β |
γ |
δ |
ε |
ζ |
χ |
| ДНК (1DDN) | 1,99 | -79,99 | -26,51 | 151,56 | -108,02 | -101,78 | -113,72 |
| T-РНК (1G59) | -54.16 | 42,32 | 50,46 | 95,54 | -151,42 | -76,06 | -140,50 |
Самый "деформированные" нуклеотиды ДНК, значения углов которых наиболее сильно отклоняются от среднего значения - 31T, 22A, 30A, 32T
Вторичнавя структура тРНК.
У тРНК имеется несколько шпилек, каждая из которых играет роль в ее функционировании. T-шпилька обеспечивает взаимодействие тРНК с рибосомой, D- шпилька вероятнее всего отвечает за взаимодействие с соответствующей аминоацил- тРНК-синтетазой. Антикодоновый стебель несет антикодоновую петлю, а к свободному 3’-концу молекулы, который следует за акцепторным стеблем, и присоединяется соответствующая аминокислота.
С помощью пакета 3DNA был получен файл 1G59_old.out с описанием водородных связей в молекуле тРНК.
Стебли и соотоветствующие связи их образующие паказаны на рис.11 и рис.12.
Рис.11 Таблица с информацией о водородных связях в ТРНК, полученная из файла 1G59_old.out. Красным обозначен акцепторный стебель, желтым - L-стебель, синим - антикодонный стебель, белым - D-стебель.
Рис.12 Изображение стеблей в ТРНК, созданное в Jmol. Красным обозначен акцепторный стебель, желтым - L-стебель, синим - антикодонный стебель, белым - D-стебель.
В структуре даннной ТРНК 4 неканонических пары. (см. рис.13)
Рис.13 Таблица неканонических пар
В стебле D в Jmol после трех канонических связей идет "структура" из трех нуклеотидов G522 U513 и A546.(см. рис. 13) Но эту информацию в файле 1G59_old.out представили в описании 2 симметричных структур.
Рис.14 Изображение водородных связей между тремя нуклеотидами, стабилизирующие структуру. Голубым выделен U513, синим - A546, зеленым - G522.
Также водородные связи, стабилизирующие структуру, образуют нуклеотиды U555 и G517 (стабилизируют Т-петлю) и нуклеотиды C548 И G515.
Стэкинг-взаимодействия
Из файла с расширением out была получена таблица перекрывания 2-х последовательных нуклеотидных пар (см. рис.15)
Рис.15 Данные о перекрывании 2-х последовательных нуклеотидных пар. Голубым выделены пары с наименшим перекрытием, серым - с наибольшим.
Рис.16 Графическое изображение нуклеотидов с наибольшим перекрытием: пара G570 и C503 с парой U571 и G502.
© 2014 Макарова Надежда